本申请涉及无人车喷药，尤其涉及一种葡萄园无人车上下喷药控制方法及系统。
背景技术：
1、葡萄品种众多，广泛用于食用和酿酒，具有较好的经济价值。在葡萄种植的不同季节,需要给葡萄树喷施不同的药物以防止害虫肆意侵蚀。葡萄喷药时，一般有两种方法:叶面喷洒和背面喷洒。叶面喷洒是将药剂直接喷洒到葡萄叶片上，而背面喷洒则是将药剂喷到葡萄叶片的背面。叶面喷洒可以让药剂迅速作用于叶面的病虫害区域，起到快速杀灭的作用，但叶面喷洒会给叶面留下药清，容易遭到雨水冲刷。背面喷洒相对来说要比叶面喷洒费时费力，但由于葡萄叶片背面的气孔较为密集，药剂可以更快更均匀地渗透到叶面，其效果更为显著。同时，背面喷洒不会在叶面留下药渍，也不会对植株生长和果实品质造成影响。因此，葡萄农药喷洒时，针对已经发生的病虫害进行治疗应选用叶面喷洒，为了预防病虫害，应选择背面喷洒。
2、而当前葡萄农业喷洒仅通过种植面积大小来改变喷洒方式，采用人工喷洒或机械喷洒的方式直接对葡萄叶完成打药作业，这两种方式均采用直接喷洒的方式，无法实现区分叶面或背面打药。
3、同时，种植面积小的区域,采用人工背着小型将打药机对葡萄树进行喷施,人工打药设备无法满足葡萄园地大规模的日常使用，且过程较为繁琐。针对葡萄种植面积大区域时,使用大型的打药机械对葡萄树喷施药物。目前的打药机有鼓风式打药机和负离子打药机，其都不能很好的适用葡萄种植情况,甚至可能在田间转弯时损伤葡萄造成减产。
技术实现思路
1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种葡萄园无人车上下喷药控制方法及系统，通过算法对无人车采集到的图像进行处理，判断是否有病虫害，结合天气情况针对病虫害情况选择喷洒方式、调整喷头完成农药喷洒作业。
2、本申请第一方面提供一种葡萄园无人车上下喷药控制方法，包括以下步骤：
3、首先，获取采集单元采集目标区域得到的区域地形图像；
4、其次，识别区域地形图像中的区域地形数据，根据区域地形数据确定无人车的最优行驶路径，控制无人车按照最优行驶路径行驶；
5、再次，在无人车按照最优行驶路径行驶过程中，获取天气站发送的目标区域对应的天气情况和行驶过程中采集单元采集的实时葡萄植株图像；
6、再次，根据天气情况和/或葡萄植株图像，确定目标喷药控制指令，目标喷药控制指令包括叶背喷洒指令和叶面喷洒指令；
7、其中，根据天气情况和/或葡萄植株图像，确定目标喷药控制指令包括：
8、获取天气情况，当目标区域的目标时段内有雨情，输出叶背喷洒指令，目标时段为未来24至48小时；
9、当目标区域的目标时段没有雨情，处理葡萄植株图像并判断是否有病虫害；
10、当检测到目标区域内存在病虫害时，输出叶面喷洒指令，当检测到目标区域内不存在病虫害时，输出叶背喷洒指令。
11、最后，控制喷洒单元按照目标喷药控制指令进行药液喷洒。
12、其中，处理葡萄植株图像并判断是否有病虫害包括：
13、基于ascae特征提取算法处理葡萄植株图像，提取出具有代表性的颜色特征并生成特征图像；
14、将特征图像转换为hsv图像，并基于k-means方法对hsv图像聚类，得到葡萄植株图像的显著图像；
15、基于二值图像分割显著图像，提取显著图像中的病虫害目标；
16、将病虫害目标与预设病虫害专家库进识别比对，以判断是否有病虫害。
17、其中，无人车的最优行驶路径通过二维全覆盖路径规划算法实现，基于综合运动函数和转向置信函数实现，当陷入死区时，使用a-star算法计算各未覆盖节点与当前节点的代价值来确定下一节点，以实现逃离死区。
18、其中，喷洒单元上设置有喷头机构，喷头机构包括喷头和调节结构，控制喷洒单元按照目标喷药控制指令进行药液喷洒包括：
19、喷洒单元接收叶背喷洒指令，控制调节结构使喷头向下方摆动，到达喷洒位置后控制喷头实现从叶背下方喷洒药液；
20、喷洒单元接收叶面喷洒指令，控制调节结构使喷头向上方摆动，到达喷洒位置后控制喷头实现从叶面上方喷洒药液。
21、本申请第二方面提供一种葡萄园无人车上下喷药控制系统，用于如第一方面提供的葡萄园无人车上下喷药控制方法，包括：
22、移动单元，包括无人车，无人车包括车架、车轮和驱动单元，车轮布设在车架前后侧，驱动单元驱动车轮运转并控制车轮转向；
23、采集单元，包括视觉图像采集结构和车速采集结构，视觉图像采集结构用于采集目标区域的葡萄植株图像和区域地形图像，车速采集结构用于检测无人车的行驶速度；
24、控制单元，包括：
25、中央处理器，用于获取采集单元采集目标区域得到的区域地形图像，识别区域地形图像中的区域地形数据，根据区域地形数据确定无人车的最优行驶路径，在无人车按照最优行驶路径行驶过程中，获取天气站发送的目标区域对应的天气情况和行驶过程中采集单元采集的实时葡萄植株图像，根据天气情况和/或葡萄植株图像，确定目标喷药控制指令；
26、控制器，用于控制无人车按照最优行驶路径行驶，控制喷洒单元按照目标喷药控制指令进行药液喷洒；
27、喷洒单元，包括安装在无人车上的药液罐，药液罐上至少安装有两组喷头机构，喷头机构包括喷头和调节结构，调节结构包括支撑座和摇臂，喷头安装在摇臂顶端。
28、进一步地，支撑座固定在药液罐上端，包括两组互相固定的支撑板，支撑板内侧对称设置有一组挡板，挡板分别通过设置在支撑座上的挡板支架固定，挡板支架上安装有执行器，执行器与挡板连接，用于控制挡板的角度；挡板上方设置摇臂，摇臂底部通过连接轴与支撑座转动连接。
29、进一步地，无人车设置水平布设两个前轮和两个后轮，后轮外侧布设有侧轮，侧轮高于后轮。
30、进一步地，摇臂的摆动角度在45°-135°之间，叶面喷洒时，摇臂向上方摆动，摆动角度在45°-90°之间，叶背喷洒时，摇臂向下方摆动，摆动角度在90°-135°之间，以使药液喷洒到目标区域。
31、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
32、本申请提供一种葡萄园无人车上下喷药控制方法及系统，自动规划行驶路径并完成葡萄农药喷洒，提高劳动生产率，降低人工成本，在实现自动打药的同时，通过天气、病害多因素决定打药方式，提高农药喷洒效率和精度，进一步提高药物使用效果，减少农药污染和喷洒浪费。
33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
1.一种葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，应用于葡萄园无人车上下喷药控制系统，所述控制系统包括控制单元和与所述控制单元连接的移动单元、采集单元、喷洒单元，葡萄园无人车上下喷药控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，所述根据所述天气情况和/或所述葡萄植株图像，确定目标喷药控制指令包括：
3.根据权利要求2所述的葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，所述处理所述葡萄植株图像并判断是否有病虫害包括：
4.根据权利要求1所述的葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，所述无人车的最优行驶路径通过二维全覆盖路径规划算法实现，基于综合运动函数和转向置信函数实现，当陷入死区时，使用a-star算法计算各未覆盖节点与当前节点的代价值来确定下一节点，以实现逃离死区。
5.根据权利要求1所述的葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，所述喷洒单元上设置有喷头机构，所述喷头机构包括喷头和调节结构，所述控制所述喷洒单元按照所述目标喷药控制指令进行药液喷洒包括：
6.一种葡萄园无人车上下喷药控制系统，用于如权利要求1-5中任一项所述的葡萄园无人车上下喷药控制方法，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的葡萄园无人车上下喷药控制系统，其特征在于，所述支撑座固定在所述药液罐上端，包括两组互相固定的支撑板，所述支撑板内侧对称设置有一组挡板，所述挡板分别通过设置在所述支撑座上的挡板支架固定，所述挡板支架上安装有执行器，所述执行器与所述挡板连接，用于控制所述挡板的角度；所述挡板上方设置所述摇臂，所述摇臂底部通过连接轴与所述支撑座转动连接。
8.如权利要求6所述的葡萄园无人车上下喷药控制系统，其特征在于，所述无人车设置水平布设两个前轮和两个后轮，所述后轮外侧布设有侧轮，所述侧轮高于所述后轮。
9.如权利要求6所述的葡萄园无人车上下喷药控制系统，其特征在于，所述摇臂的摆动角度在45°-135°之间，叶面喷洒时，所述摇臂向上方摆动，摆动角度在45°-90°之间，叶背喷洒时，所述摇臂向下方摆动，摆动角度在90°-135°之间，以使药液喷洒到目标区域。
