一种无人机放牧管理系统

专利主权项内容

1.一种无人机放牧管理系统，包括无人机、机库、电子围栏和控制站，控制站和无人机之间通过无线传输信息，电子围栏限定放牧总体区域，电子围栏分别与无人机和控制站连接，机库用于停放无人机，无人机包括驱赶无人机和追踪无人机，驱赶无人机安装有主控制系统，追踪无人机安装有辅助控制系统；其特征在于：主控制系统包括主飞行单元、主数据采集单元、中心控制单元、主存储单元、主定位单元、计时单元、主驱赶单元和分析单元；中心控制单元与主数据采集单元电性连接，主数据采集单元采集放牧过程中牲畜位置信息和体温信息，主数据采集单元将采集信息存放于主存储单元中，主存储单元与控制站连接，计时单元与分析单元连接，分析单元调用计时单元和主存储单元中设定时间进行对比，分析单元将对比信号传输至主驱赶单元；主飞行单元用于控制驱赶无人机飞行；所述电子围栏中设有将总体放牧区域划分成若干个独立放牧区域的围栏，由控制站在电子地图上设定独立放牧区域轮牧顺序；驱赶无人机将牲畜驱赶至吃草区域，追踪无人机用于将落单的个别牲畜赶回牲畜群中；所述辅助控制系统包括辅助飞行单元、辅助数据采集单元、辅助控制单元、辅助存储单元和辅助定位单元，辅助飞行单元用于控制追踪无人机飞行，辅助飞行单元分为手动模式、自动模式和追踪模式，自动模式和追踪模式下辅助控制单元由中心控制单元管控，手动模式下辅助控制单元由控制站控制，追踪无人机切断与驱赶无人机之间联系；辅助数据采集单元、辅助主数据采集单元对牲畜位置信息和体温信息采集，辅助存储单元存放辅助数据采集单元的采集数据，辅助定位单元定位追踪无人机飞行位置；所述主飞行单元中分为手动模式和自动模式，手动模式下驱赶无人机由牧户控制飞行轨迹，自动模式下驱赶无人机飞行轨迹根据预先设定的运动轨迹飞行；所述主数据采集单元包括图像采集模块、数据处理模块和行为模块，图像采集模块与中心控制单元双向电性连接，图像采集模块通过数据处理模块将采集信息存放至主存储单元；行为模块与视频存储模块双向电性连接；所述数据处理模块由编码压缩模块和转换器构成，主存储单元由图片存储模块、视频存储模块和阵型模块构成，编码压缩模块压缩图像采集模块中图片，压缩后存放于图片存储模块；转换器将图像采集模块中直播视频转换成三维直播视频，将三维直播视频存放至视频存储模块；阵型模块中预设不同追踪无人机数量的阵型排布；所述行为模块包括视频提取模块、目标分割模块、特征提取模块和行为分析模块，视频提取模块调取视频模块中直播视频，直播视频由目标分割模块依据牲畜的定位传感器编号对视频进行运动目标分割，分割后的目标在特征提取模块中提取目标特征；行为分析模块预设正常牲畜行为模式，行为分析模块将特征提取模块中的目标特征与正常牲畜行为模式对比分析，分析结果保存至视频存储模块中；所述中心控制单元包含计数模块，计数模块与控制站连接，控制站设定放牧过程中的计数模块中追踪无人机数量，中心控制单元根据计数模块中数量调取阵型模块内的阵型排布，中心控制单元将信号发送至辅助控制单元，使得驱赶无人机和追踪无人机改变编队阵型，阵型模块保证了无人机在放牧过程中对牧群的全方位监测；所述主数据采集单元还包括定位监控单元、红外传感器和速度采集单元，定位监控单元实时监测运动轨迹，将运动轨迹存储于主存储单元中后发送控制站；在放牧之前在每头牲畜身体上安装标签，标签内设有定位传感器，且每头牲畜的定位传感器具有特定编号；红外传感器用于监测牲畜头数，将头数数量和体温信息传输至控制站；速度采集单元采集领头牲畜运动速度；当无人机红外传感器探测的牲畜数量等于放牧数量，而控制站通过当前牲畜数量小于放牧数量，通过放牧区域内的牲畜定位信息表明牲畜数量与放牧数量相同，表明个别牲畜身上的标签出现掉落，此时控制站将标签掉落位置标注，在放牧结束后，由牧户将其取回；所述计时单元分为进食时间单元和放牧时间单元，其中进食时间单元由放牧时间单元和速度采集单元共同控制，进食时间单元与控制站连接；当速度采集单元中采集到的领头牲畜运动速度小于5m/s，速度采集单元启动放牧时间单元，放牧时间单元中设定时间为5min，在速度采集单元和放牧时间均达到设定条件后进食时间单元启动，开始计算牲畜进食时间，当进食时间超过设定进食时间，控制站控制无人机对牲畜发出驱赶信号，这样避免了牲畜在同一区域吃草时间过长，同时也能保证牲畜不会对草场过渡啃食。