本專利涉及農(nóng)業(yè)飛行器作業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著農(nóng)業(yè)工作效率的研究不斷深入，農(nóng)業(yè)作業(yè)水平的不斷提高，單位面積的農(nóng)田需要的人工越來越少，而采用機械設(shè)備來完成輔助作業(yè)的比例越來越高。尤其是對于農(nóng)藥噴灑來說，傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑方式費時費力，并且農(nóng)藥的毒副作用會滲透到工作人員身體里，造成一定的傷害。但是由于中國的農(nóng)田分布情況復(fù)雜，除了大面積、平整的田地以外，同時還有大量的分散的小產(chǎn)權(quán)的小田地，類似發(fā)達國家那樣采用大型器械進行作業(yè)的大農(nóng)場模式的工作方式不適于中國大規(guī)模推廣使用，因此，在當前階段，中國在農(nóng)業(yè)方面需要有一種靈活機動，噴灑范圍精細可控，人工介入少，并且不會讓人直接接觸有毒農(nóng)藥的智能化工作方式。

由于無人飛行器的噴灑是遠離操作人員的，不會對操作人員造成毒副作用，并且無人飛行器的噴灑效果相對于人工噴灑而言，更加均勻，更加省藥；加上旋翼式無人飛行器能夠懸停，并且能夠借用其風力將藥液傳遞到作物的根部，實現(xiàn)均勻施藥，所以無人飛行器完成植保任務(wù)已經(jīng)成為當下熱門。其中無人飛行器中的旋翼類無人機在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，進一步細分又可以分為單旋翼和多旋翼農(nóng)業(yè)植保無人機。單旋翼農(nóng)業(yè)植保無人機通常采用航空燃油動力的發(fā)動機，起飛時同時攜帶無人機燃料和農(nóng)業(yè)植?；瘜W制劑，在有限的飛行時間內(nèi)完成農(nóng)業(yè)植保任務(wù)。多旋翼農(nóng)業(yè)植保無人機常采用電機為旋翼提供扭矩，起飛時需要攜帶大容量電池和農(nóng)業(yè)植?；瘜W制劑，飛行時間和農(nóng)作物有效植保范圍受到所攜帶電池容量的限制。

當前主流的植保無人機均慣性思維的采用無線遙控的方式來實施控制，也就是說，操作人員往往是通過某種無線通信方式，遠程控制無人飛行器在一塊特定面積的田地范圍內(nèi)完成作業(yè)，當完成一部分作業(yè)之后，再轉(zhuǎn)場去下一塊場地繼續(xù)完成作業(yè)。采用這種工作方式的原因有很多，比如農(nóng)田產(chǎn)權(quán)分散、無人飛行器的續(xù)航能力有限，灌藥箱需要反復(fù)充填藥液等等。由此可見，上述方式仍然存在一些問題，比如轉(zhuǎn)場增加了操作風險，無人飛行器來回充能耗時，并且電池充放電次數(shù)有限而成為耗材的主要成本來源，反復(fù)灌藥增加了接觸風險等等。傳統(tǒng)無人飛行器由于采用遙控方式工作，因此動力完全來自于其上設(shè)置的電池，所以工作范圍、續(xù)航能力都受到了限制，而系留式無人飛行器，其動力通過可移動的地面站傳輸給無人飛行器，其動力傳輸通過有線方式提供，其飛行控制既可以通過有線方式也可以通過無線方式來實施。現(xiàn)有的無人飛行器為了完成植保任務(wù)，需要在飛行器上設(shè)置用于向藥液提供壓力，將其噴灑而出的壓力裝置，或者是安裝利用離心力甩出藥液的離心裝置，系留式無人飛行器將植保用的噴灑藥液和壓力提供裝置都設(shè)置在地面的活動站（車輛或者其他可移動交通設(shè)備）上，進一步降低了無人飛行器的設(shè)備成本和飛行負重。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利cn104002974a公開了一種基于多旋翼飛行器的拖拽式無人施液系統(tǒng)包括移動工作站和多旋翼飛行器，其中：移動工作站用于將用戶在移動工作站指定的任務(wù)路徑信息傳遞給多旋翼飛行器，對多旋翼飛行器發(fā)送的信息進行處理和顯示；為多旋翼飛行器提供電源；并通過輸液管向多旋翼飛行器泵給施液液體；多旋翼飛行器用于拖拽供電線和輸液管，按照移動工作站發(fā)送的任務(wù)路徑信息飛行、控制施液，并將采集得到的信息和狀態(tài)信息發(fā)送給移動工作站。專利cn104512551a公開了一種無人飛行器灑藥裝置方案，包括飛行器本體、載物車以及固定裝載在所述載物車上的盛藥桶、藥液輸送組件以及蓄電池。專利cn105794758a中公開了一種用于連續(xù)噴灑的系留式無人飛行器，包括無人飛行器本體和可移動承載裝置。專利cn103754368a中公開了一種陸空組合式農(nóng)業(yè)噴施裝置，包括飛行器和運輸車。

上述現(xiàn)有技術(shù)方案雖然都省去了傳統(tǒng)無人飛行器中原應(yīng)裝載的電源設(shè)備和儲藥箱，減輕了飛行負載，延長了飛行時間，但均存在以下共性問題：

1）缺乏擴展作業(yè)幅寬的裝置，無法調(diào)整單次作業(yè)覆蓋的寬度，靈活性差，當作業(yè)場地過小時，很難進行精細化的作業(yè)，當作業(yè)場地過大時，作業(yè)效率低；雖然專利cn103754368a中提到了作業(yè)幅寬的擴展方式，但該飛行器的擴展方式是在連接管路上增加飛行器，需要同時操控多個飛行器的獨立飛行，操控難度大，卷揚機構(gòu)收放的難度也增大，這樣一來，該裝置只能沿地上行走設(shè)備為圓心進行扇形擺動噴施，靈活性差，適用范圍小。

2）缺乏對地面載物車的行進速度與無人飛行器噴施作業(yè)量的自動協(xié)同方案，噴施效率及均勻性不夠好。

3）空中系統(tǒng)缺乏二次輸送裝置，現(xiàn)有技術(shù)均采用壓力泵只設(shè)在運輸車上的方案，當進行超寬幅作業(yè)時，有可能造成壓力過低，出現(xiàn)藥液泵不上飛行器的情況，可靠性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利提供一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)對作業(yè)軌跡寬度的調(diào)整，靈活性好，適應(yīng)性強，有利于作業(yè)精細化和提高效率。

針對上述技術(shù)問題，本專利是這樣加以解決的：一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)，包括地面子系統(tǒng)、輸送管道和空中作業(yè)子系統(tǒng)，所述空中作業(yè)子系統(tǒng)包括至少一個主控飛行單元和至少一個從動飛行單元，它們分別通過單元擴展連接器左右連通在一起，主控飛行單元和從動飛行單元相互連通，地面子系統(tǒng)包括作業(yè)總控模塊、物料供給控制模塊、電源模塊、自動收放控制模塊和牽引裝置，作業(yè)總控模塊、物料供給控制模塊、電源模塊和自動收放控制模塊分別安裝在牽引裝置上，主控飛行單元通過輸送管道與物料供給控制模塊連通，且輸送管道纏繞在自動收放控制模塊上；所述電源模塊用于向作業(yè)總控模塊、物料供給控制模塊、自動收放控制模塊、主控飛行單元和從動飛行單元供電，主控飛行單元和從動飛行單元用于空中作業(yè)；所述作業(yè)總控模塊用于控制牽引裝置在地面移動、控制物料供給控制模塊向輸送管道提供物料、控制自動收放控制模塊實現(xiàn)輸送管道的收放以及控制主控飛行單元和從動飛行單元的飛行軌跡。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利的不同之處在于，空中作業(yè)子系統(tǒng)由至少一個主控飛行單元和至少一個從動飛行單元組成，它們之間通過單元擴展連接器左右連通在一起，也就是說可方便地通過單元擴展連接器對主控飛行單元和從動飛行單元進行拆卸或擴展，實現(xiàn)對作業(yè)軌跡寬度的靈活調(diào)整，當作業(yè)場地過小，可以通過拆除單元擴展連接器來將多余的從動飛行單元或主控飛行單元拆出，減小作業(yè)軌跡寬度，便于精細化作業(yè)，當作業(yè)場地過大，可以通過單元擴展連接器在原來的主控飛行單元或從動飛行單元上組裝更多的從動飛行單元或主控飛行單元，增大作業(yè)軌跡寬度，提高作業(yè)效率。

進一步地，所述主控飛行單元包括第一機架、第一飛行控制器、第一升力組件及第一作業(yè)裝備，第一飛行控制器、第一升力組件及第一作業(yè)裝備均安裝在第一機架上；所述第一作業(yè)裝備連通輸送管道，還通過單元擴展連接器連通從動飛行單元或其它第一作業(yè)裝備；所述電源模塊用于向第一飛行控制器供電，第一飛行控制器控制第一升力組件提供升力、向從動飛行單元發(fā)送指令和接收從動飛行單元的工況信息，使主控飛行單元與從動飛行單元的飛行狀態(tài)同步，第一作業(yè)裝備用于田間作業(yè)，作業(yè)總控模塊通過第一飛行控制器調(diào)整主控飛行單元的位姿狀態(tài)。

所述第一飛行控制器可從從動飛行單元中接收到關(guān)于飛行高度和飛行速度等工況信息，并根據(jù)該信息向從動飛行單元發(fā)送指令，以實現(xiàn)主控飛行單元和從動飛行單元在空中協(xié)同飛行作業(yè)。

進一步地，所述空中作業(yè)子系統(tǒng)還包括二次輸送裝置，主控飛行單元通過二次輸送裝置連通輸送管道，二次輸送裝置用于將物料均勻輸送至各個主控飛行單元及從動飛行單元。

所述物料供給控制模塊二次輸送裝置還增加了輸料管道中物料輸送的動力，使得有足夠的動力進行物料輸送，避免了輸送管道展開過長使得物料輸送動力不足的情況，擴大了主控飛行單元可飛行的范圍，提高了作業(yè)效率和可靠性。

進一步地，所述從動飛行單元包括第二機架、第二飛行控制器、第二升力組件及第二作業(yè)裝備，第二飛行控制器、第二升力組件及第二作業(yè)裝備均安裝在第二機架上，第二作業(yè)裝備通過單元擴展連接器連通主控飛行單元或其它第二作業(yè)裝備；所述電源模塊用于向第二飛行控制器供電，第二飛行控制器用于控制第二升力組件提供升力、向主控飛行單元發(fā)送工況信息和接收主控飛行單元的指令，使主控飛行單元與從動飛行單元的飛行狀態(tài)同步，第二作業(yè)裝備用于田間作業(yè)，第一飛行控制器通過第二飛行控制器調(diào)整從動飛行單元的位姿狀態(tài)。

所述第二飛行控制器可向主控飛行單元中發(fā)送關(guān)于飛行高度和飛行速度等工況信息，并接收主控飛行單元的控制指令，以實現(xiàn)主控飛行單元和從動飛行單元在空中協(xié)同飛行作業(yè)。

進一步地，所述物料供給控制模塊包括物料儲存箱、物料加工輸送裝置、控制閥及物料控制器，物料儲存箱、物料加工輸送裝置設(shè)在牽引裝置上，物料儲存箱連通物料加工輸送裝置，物料加工輸送裝置通過控制閥連通輸送管道；所述物料加工輸送裝置將物料儲存箱中的物料進行加工處理后送到輸送管道中，作業(yè)總控模塊通過物料控制器操縱控制閥的開度，同時依據(jù)該信息協(xié)調(diào)控制空中作業(yè)子系統(tǒng)的行進速度。

進一步地，所述物料供給控制模塊還包括物料流量傳感器；所述作業(yè)總控模塊獲取物料流量傳感器采集到的物料流量信息，并依據(jù)該信息通過物料控制器操縱控制閥的開度。

所述物料流量傳感器對物料流量參數(shù)的測量能提高物料控制器對控制閥的操縱精度，保證物料適度輸出，節(jié)約物料的同時也有利于精細化作業(yè)，而且當作業(yè)總控模塊檢測到物料流量大時，可控制空中作業(yè)子系統(tǒng)加快飛行速度；當作業(yè)總控模塊檢測到物料流量小時，可控制空中作業(yè)子系統(tǒng)減慢飛行速度，進一步提高作業(yè)均勻性。

進一步地，所述自動收放控制模塊包括卷揚器轉(zhuǎn)動裝置、轉(zhuǎn)動控制器以及轉(zhuǎn)盤，所述卷揚器轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)動控制器通過轉(zhuǎn)盤安裝在牽引裝置上，卷揚器轉(zhuǎn)動裝置上纏繞有輸送管道，電源模塊分別向卷揚器轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)動控制器供電；所述作業(yè)總控模塊用于控制轉(zhuǎn)動控制器使卷揚器轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輸送管道的收放。

進一步地，所述自動收放控制模塊還包括導管器，卷揚器轉(zhuǎn)動裝置與導管器連接；所述導管器用于限定輸送管道進行有序收放；導管器上還裝有污漬擦除裝置。

當對所述輸送管道進行收放控制時，輸送管道在導管器中進行滑動，保證輸送管道不會在收放過程中打結(jié)或者偏離軌道，可靠性高。

進一步地，所述自動收放控制模塊還包括張緊力傳感器，張緊力傳感器用于檢測輸送管道的張緊力，轉(zhuǎn)動控制器根據(jù)張緊力傳感器檢測到的輸送管道的張緊力來控制卷揚器轉(zhuǎn)動裝置對輸送管道進行收放。

當所述張緊力傳感器檢測到輸送管道的張緊力較大時，轉(zhuǎn)動控制器控制卷揚器轉(zhuǎn)動裝置放出更長的輸送管道，避免對輸送管道過緊造成破裂或者對主控飛行單元或從動飛行單元拉扯造成損傷；當所述張緊力傳感器檢測到輸送管道的張緊力較小時，轉(zhuǎn)動控制器控制卷揚器轉(zhuǎn)動裝置收緊輸送管道，避免輸送管道在空中部分過長打結(jié)的同時也可以限制主控飛行單元和從動飛行單元的飛行范圍，穩(wěn)定性強，提高作業(yè)精細度。

進一步地，所述電源模塊包括發(fā)電機、控制器、電壓電流傳感器、交直流電流轉(zhuǎn)化器和油料箱，油料箱連通發(fā)電機，發(fā)電機電連接交直流電流轉(zhuǎn)化器的一端，交直流電流轉(zhuǎn)化器的另一端用于向外供電，并設(shè)有電壓電流傳感器；所述作業(yè)總控模塊通過控制器調(diào)節(jié)操控發(fā)電機的發(fā)電量以及交直流電流轉(zhuǎn)化器的供電量，并通過電壓電流傳感器檢測交直流電流轉(zhuǎn)化器向外供電的電壓電流。

所述電壓電流傳感器檢測到的電壓電流可作為作業(yè)總控模塊通過控制器調(diào)節(jié)操控發(fā)電機的發(fā)電量以及交直流電流轉(zhuǎn)化器的供電量的參考參數(shù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

進一步地，所述作業(yè)總控模塊包括工況信息采集傳感器、中央決策控制器和控制信號輸出裝置，中央決策控制器通過工況信息采集傳感器和控制信號輸出裝置向自動收放控制模塊、物料供給控制模塊、電源模塊、主控飛行單元和從動飛行單元獲取工況信息以及輸出控制信號。

所述中央決策控制器可獲取自動收放控制模塊中輸送管道的展開長度、物料供給控制模塊中的物料流量、電源模塊中的電壓和電流、主控飛行單元和從動飛行單元的飛行速度和高度，方便中央決策控制器對這些數(shù)據(jù)進行集中處理，增加了決策合理性和多樣性，可靠性高。

一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)的控制方法，牽引裝置不移動，空中作業(yè)子系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)總控模塊設(shè)定的行進速度以及控制指令進行作業(yè)，所述控制方法包括以下步驟：

a、在作業(yè)前準備階段，首先將牽引裝置置于田塊的田埂或?qū)Ｓ眯熊嚨赖囊欢耍鶕?jù)田地大小將各個主控飛行單元和從動飛行單元通過單元擴展連接器左右連通在一起，組裝成空中作業(yè)子系統(tǒng)；使輸送管道通過主連接器與各個主控飛行單元和從動飛行單元連通；啟動電源模塊，啟動作業(yè)總控模塊，預(yù)設(shè)空中作業(yè)子系統(tǒng)的作業(yè)速度和高度、作業(yè)路徑規(guī)劃以及物料輸送流量；啟動自動收放控制模塊和物料供給控制模塊；

b、在作業(yè)階段，通過作業(yè)總控模塊操控空中作業(yè)子系統(tǒng)的進行作業(yè)，使作業(yè)軌跡覆蓋整個田塊；通過自動收放控制模塊實現(xiàn)輸送管道的自動展開或者收卷，防止輸送管道在作業(yè)過程中發(fā)生無序纏繞而影響作業(yè);通過物料供給控制模塊將物料運送到田塊需要作業(yè)的位置；

c、在作業(yè)后清理階段，關(guān)閉物料供給控制模塊，停止向輸送管道輸送物料；自動收放控制模塊對輸送管道進行收卷，控制空中作業(yè)子系統(tǒng)返回指定位置處平穩(wěn)降落；關(guān)閉作業(yè)總控模塊；松開并拆卸輸送管道與主連接器的連接，由自動收放控制模塊將輸送管道全部收回；松開并拆卸所有單元擴展連接器的連接，最后將組裝好的空中作業(yè)子系統(tǒng)拆卸完成，作業(yè)結(jié)束。

一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)的控制方法，牽引裝置根據(jù)作業(yè)總控模塊設(shè)定的移動路徑及行進速度進行移動，空中作業(yè)子系統(tǒng)在作業(yè)總控模塊的協(xié)同控制下根據(jù)牽引裝置的行進速度和方向同步跟隨移動，包括以下步驟：

a、在作業(yè)前準備階段，首先將牽引裝置置于田塊的田埂或?qū)Ｓ眯熊嚨赖囊欢?，根?jù)田地大小將各個主控飛行單元和從動飛行單元通過單元擴展連接器左右連通在一起，組裝成空中作業(yè)子系統(tǒng)；使輸送管道通過主連接器與各個主控飛行單元和從動飛行單元連通；啟動電源模塊，啟動作業(yè)總控模塊，預(yù)設(shè)空中作業(yè)子系統(tǒng)的作業(yè)速度和高度、作業(yè)路徑規(guī)劃以及物料輸送流量；啟動自動收放控制模塊和物料供給控制模塊；

b、在作業(yè)階段，通過作業(yè)總控模塊操控空中作業(yè)子系統(tǒng)的進行作業(yè)，使作業(yè)軌跡覆蓋整個田塊；通過自動收放控制模塊實現(xiàn)輸送管道的自動展開或者收卷，防止輸送管道在作業(yè)過程中發(fā)生無序纏繞而影響作業(yè);通過物料供給控制模塊將物料運送到田塊需要作業(yè)的位置；

c、在作業(yè)后清理階段，關(guān)閉物料供給控制模塊，停止向輸送管道輸送物料；自動收放控制模塊對輸送管道進行收卷，控制空中作業(yè)子系統(tǒng)返回指定位置處平穩(wěn)降落；關(guān)閉作業(yè)總控模塊；松開并拆卸輸送管道與主連接器的連接，由自動收放控制模塊將輸送管道全部收回；松開并拆卸所有單元擴展連接器的連接，最后將組裝好的空中作業(yè)子系統(tǒng)拆卸完成，作業(yè)結(jié)束。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利的有益效果為：

本專利通過主控飛行單元和從動飛行單元之間的組裝拆卸實現(xiàn)對作業(yè)軌跡寬度的靈活調(diào)整，提高作業(yè)的效率和精細度；設(shè)有用于對物料輸出流量進行控制的物料流量傳感器，提高系統(tǒng)控制精度，同時依據(jù)物料流量信息協(xié)調(diào)控制地面牽引裝置及空中作業(yè)子系統(tǒng)的行進速度，提高噴施效率并改善均勻性；利用導管器對輸送管道位置的限定使輸送管道有序收放；還設(shè)有用于判斷輸送管道張緊力的張緊力傳感器，以避免輸送管道因過緊而損壞或者輸送管道因展開過長而打結(jié)，還有助于限制主控飛行單元和從動飛行單元的飛行范圍；所述物料供給控制模塊和二次輸送裝置共同對物料輸送提供動力，使得有足夠的動力進行物料輸送，擴大了空中作業(yè)子系統(tǒng)單次作業(yè)覆蓋的范圍，提高了作業(yè)效率和可靠性。

附圖說明

圖1是本專利的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本專利的俯視圖；

圖3是本專利作業(yè)總控模塊的連接框圖；

圖4是本專利自動收放控制模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本專利物料供給控制模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本專利電源模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本專利帶有主連接器的主控飛行單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本專利主控飛行單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本專利從動飛行單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本專利輸送管道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖11是本專利的主連接器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本專利的單元擴展連接器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13至17是本專利在作業(yè)過程中的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本專利進行詳細的說明。

實施例一：

如圖1至12所示一種陸空一體式作業(yè)系統(tǒng)，包括地面子系統(tǒng)1、輸送管道3和空中作業(yè)子系統(tǒng)2，所述空中作業(yè)子系統(tǒng)包括主控飛行單元21和四個從動飛行單元22，主控飛行單元21和四個從動飛行單元22通過單元擴展連接器23相互連通，地面子系統(tǒng)1包括作業(yè)總控模塊11、物料供給控制模塊13、電源模塊14、自動收放控制模塊12和牽引裝置4，作業(yè)總控模塊11、物料供給控制模塊13、電源模塊14和自動收放控制模塊12分別安裝在牽引裝置4上，主控飛行單元通過輸送管道與物料供給控制模塊連通，且輸送管道纏繞在自動收放控制模塊上；所述電源模塊14用于向作業(yè)總控模塊11、物料供給控制模塊13、自動收放控制模塊12、主控飛行單元21和四個從動飛行單元22供電，主控飛行單元21和從動飛行單元22用于空中作業(yè)；所述作業(yè)總控模塊11用于控制牽引裝置4在地面移動、控制物料供給控制模塊13向輸送管道3提供物料、控制自動收放控制模塊12實現(xiàn)輸送管道3的收放以及控制主控飛行單元21和多個從動飛行單元22的飛行軌跡。

所述主控飛行單元21和四個從動飛行單元22兩側(cè)接口通過單元擴展連接器23連通，也就是說可以很方便地對四個從動飛行單元22進行拆卸或擴展，實現(xiàn)對作業(yè)軌跡寬度的靈活調(diào)整，當作業(yè)場地過小，可以將多余的從動飛行單元22拆出，減小作業(yè)軌跡寬度，便于精細化作業(yè)，當作業(yè)場地過大，可以將在原來的主控飛行單元21或從動飛行單元22上組裝更多的從動飛行單元22或主控飛行單元21，增大作業(yè)軌跡寬度，提高作業(yè)效率。

所述主控飛行單元21包括第一機架211、第一飛行控制器212、第一升力組件213及第一作業(yè)裝備214，第一飛行控制器212、第一升力組件213及第一作業(yè)裝備214均安裝在第一機架211上，第一作業(yè)裝備214通過主連接器24與輸送管道3連通；所述電源模塊14用于向第一飛行控制器212供電，第一飛行控制器212控制第一升力組件213提供升力、向從動飛行單元22發(fā)送指令和接收從動飛行單元22的工況信息，使主控飛行單元21與從動飛行單元22的飛行狀態(tài)同步，第一作業(yè)裝備214用于田間作業(yè)，作業(yè)總控模塊11通過第一飛行控制器212調(diào)整第一升力組件213提供的升力。

所述從動飛行單元22包括第二機架221、第二飛行控制器222、第二升力組件223及第二作業(yè)裝備224，第二飛行控制器222、第二升力組件223及第二作業(yè)裝備224均安裝在第二機架221上，第二作業(yè)裝備224通過單元擴展連接器23連通第一作業(yè)裝備214或其它第二作業(yè)裝備224，處于空中子系統(tǒng)2兩側(cè)的從動飛行單元22，其末端設(shè)有防止物料外泄的堵頭；所述電源模塊14用于向第二飛行控制器222供電，第二飛行控制器222用于控制第二升力組件223提供升力、向主控飛行單元21發(fā)送工況信息和接收主控飛行單元21的指令，使主控飛行單元21與從動飛行單元22的飛行狀態(tài)同步，第二作業(yè)裝備224用于田間作業(yè)，作業(yè)總控模塊11通過第二飛行控制器222調(diào)整第二升力組件223提供的升力。

所述第一飛行控制器212上電連接有第一數(shù)據(jù)收發(fā)模塊215。

所述第二飛行控制器222上電連接有第二數(shù)據(jù)收發(fā)模塊225。

所述物料供給控制模塊13可為物料輸送量可控制的噴霧機或噴煙機或噴粉機或排種器或排肥器，其中包括物料儲存箱131、物料加工輸送裝置132、控制閥133及物料控制器134，物料儲存箱131、物料加工輸送裝置132設(shè)在牽引裝置4上，物料儲存箱131連通物料加工輸送裝置132，物料加工輸送裝置132通過控制閥133連通輸送管道3的一端，輸送管道3的另一端通過主連接器24和單元擴展連接器23連通至第一作業(yè)裝備214和第二作業(yè)裝備224，物料控制器134分別電連接控制閥133、電源模塊14和作業(yè)總控模塊11，電源模塊14電連接控制閥133。

所述物料供給控制模塊13還包括設(shè)在控制閥133處的物料流量傳感器15，物料流量傳感器15分別電連接物料控制器134和電源模塊14。

所述自動收放控制模塊12包括卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122、轉(zhuǎn)動控制器123以及轉(zhuǎn)盤124，所述卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122和轉(zhuǎn)動控制器123通過轉(zhuǎn)盤124安裝在牽引裝置4上，卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122上纏繞有輸送管道3，轉(zhuǎn)動控制器123分別電連接電源模塊14、卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122以及作業(yè)總控模塊11，電源模塊14電連接卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122。

所述自動收放控制模塊12還包括導管器125，卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122與導管器125通過電動伸縮桿連接，導管器125前端還安裝有污漬擦除裝置126。

所述自動收放控制模塊12還包括張緊力傳感器121，張緊力傳感器121分別電連接電源模塊14和轉(zhuǎn)動控制器123。

所述電源模塊14包括發(fā)電機141、控制器142、電壓電流傳感器143、交直流電流轉(zhuǎn)化器144和油料箱145，油料箱145連通發(fā)電機141，控制器142分別電連接發(fā)電機141和電壓電流傳感器143，發(fā)電機141電連接交直流電流轉(zhuǎn)化器144的一端，交直流電流轉(zhuǎn)化器144的另一端用于向外供電，并設(shè)有電壓電流傳感器143。

所述作業(yè)總控模塊11包括工況信息采集傳感器111、中央決策控制器和控制信號輸出裝置113，工況信息采集傳感器111分別安裝在自動收放控制模塊12、物料供給控制模塊13、電源模塊14、主控飛行單元21、從動飛行單元22和主連接器24上，中央決策控制器分別電連接控制信號輸出裝置113、工況信息采集傳感器111和物料流量傳感器15，工況信息采集傳感器111和控制信號輸出裝置113分別電連接轉(zhuǎn)動控制器123、物料控制器134、電源模塊14、第一數(shù)據(jù)收發(fā)模塊215、第二數(shù)據(jù)收發(fā)模塊225、主連接器24和控制器142。

所述輸送管道3包括兩個腔管，分別為物料腔31和線纜腔32，線纜腔有電力線321、傳感器數(shù)據(jù)線322和控制信號傳輸線323。

所述單元擴展連接器23具有第一接口231和第二接口232，這兩個接口分別連通有主控飛行單元21和從動飛行單元22，或者兩個從動飛行單元22，單元擴展連接器23中至少包括電力接頭或者物料與電力復(fù)合式接頭244，單元擴展連接器23的主體由柔性材質(zhì)制成，兩個接口由剛性材質(zhì)制成。

所述主連接器24具有第三接口241和第四接口242，其中第三接口241用于接通輸送管道3，第四接口242連通第一作業(yè)裝備214、各個單元擴展連接器23以及第二作業(yè)裝備224，主連接器24中至少包括電力接頭或者物料與電力復(fù)合式接頭244，還設(shè)有分別電連接控制信號輸出裝置113和工況信息采集傳感器111的二次輸送裝置245，主連接器24由剛性材質(zhì)制成。

在具體實施過程中，發(fā)電機141為5kw柴油發(fā)電機，帶有48v直流輸出接口,額定電流為100a，轉(zhuǎn)速為3600（rpm）；二次輸送裝置245可為小型壓力泵。

如圖13和14所示，本系統(tǒng)的工作過程如下：

1、作業(yè)準備階段：

首先將牽引裝置4置于田塊的田埂或?qū)Ｓ眯熊嚨郎?，根?jù)田地大小將主控飛行單元21和四個從動飛行單元22組裝連接，靈活性好，適應(yīng)性強，可滿足精細化作業(yè)和高效率作業(yè)的要求；接著打開油料箱145輸油開關(guān)，啟動發(fā)電機141，發(fā)電機141通過交直流電流轉(zhuǎn)化器144向系統(tǒng)供電；然后在中央決策控制器中預(yù)設(shè)作業(yè)模式和作業(yè)時需要用到的各種參數(shù)，如空中作業(yè)子系統(tǒng)2的飛行速度和高度、物料輸送流量、輸送管道3收放的時機和展開長度、電源模塊14供電的電壓電流以及牽引裝置4的移動速度等；再接著中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113向第一數(shù)據(jù)收發(fā)模塊215和第二數(shù)據(jù)收發(fā)模塊225發(fā)送飛行指令，第一飛行控制器212從第一數(shù)據(jù)收發(fā)模塊215獲取到該飛行指令后控制第一升力組件213工作，第二飛行控制器222從第二數(shù)據(jù)收發(fā)模塊225中獲取到飛行指令后控制第二升力組件223工作，第一數(shù)據(jù)收發(fā)模塊215和第二數(shù)據(jù)收發(fā)模塊225還在第一升力組件213和第二升力組件223提供升力的過程中互相收發(fā)數(shù)據(jù)，以便第一飛行控制器212和第二飛行控制器222協(xié)同使整個空中作業(yè)子系統(tǒng)2升起；空中作業(yè)子系統(tǒng)2升起的同時中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113向轉(zhuǎn)動控制器123發(fā)送收放指令，轉(zhuǎn)動控制器123通過調(diào)節(jié)卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122實現(xiàn)輸送管道3的收放。

2、作業(yè)階段：

中央決策控制器根據(jù)預(yù)設(shè)好的作業(yè)模式控制空中作業(yè)子系統(tǒng)2的飛行路徑，并且在飛行作業(yè)過程通過控制信號輸出裝置113向物料控制器134發(fā)送物料輸送指令，然后物料控制器134調(diào)節(jié)控制閥133的開度，物料加工輸送裝置132將物料儲存箱131中的物料處理后輸送至第一作業(yè)裝備214和第二作業(yè)裝備224進行作業(yè)，同時打開二次輸送裝置245輔助物料進行輸送，二次輸送裝置245除了能夠使第一作業(yè)裝備214和第二作業(yè)裝備224出料更為均勻，還能夠避免輸送管道3過長導致物料輸送不到空中作業(yè)子系統(tǒng)2中的問題，擴大了空中作業(yè)子系統(tǒng)2可飛行的范圍，提高了作業(yè)效率和可靠性。

3、作業(yè)后清理階段：

中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113向物料控制器134發(fā)送物料停止輸送的指令，物料控制器134關(guān)閉控制閥133并停止物料加工輸送裝置132對物料儲存箱131中物料的加工和輸送；向轉(zhuǎn)動控制器123發(fā)送收卷指令，轉(zhuǎn)動控制器123通過調(diào)節(jié)卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122實現(xiàn)輸送管道3的收卷；向第一飛行控制器212和第二飛行控制器222發(fā)送返回指令，使空中作業(yè)子系統(tǒng)2在牽引裝置4上的指定位置上平穩(wěn)降落；關(guān)閉發(fā)電機141和中央決策控制器，松開并拆卸輸送管道3和主連接器24的連接，收回全部的輸送管道3，接著松開并拆卸連通主控飛行單元21和四個從動飛行單元22的單元擴展連接器23。

在上述三個階段中，電壓電流傳感器143通過工況信息采集傳感器111向中央決策控制器發(fā)送檢測到的電壓電流信息，中央決策控制器對該信息進行處理后通過控制信號輸出裝置113使控制器142控制發(fā)電機141和交直流電流轉(zhuǎn)化器144穩(wěn)定輸出電壓和電流，可靠性好；張緊力傳感器121通過工況信息采集傳感器111向中央決策控制器發(fā)送檢測到的輸送管道張緊力信息，若張緊力大于預(yù)設(shè)值，中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113使轉(zhuǎn)動控制器123控制卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122向展開輸送管道3的方向轉(zhuǎn)動，直到輸送管道3展開到所需的長度，若張緊力小于預(yù)設(shè)值，中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113使轉(zhuǎn)動控制器123控制卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122向收卷輸送管道3的方向轉(zhuǎn)動，直到輸送管道3收攏到所需的長度，避免輸送管道3在空中部分過長打結(jié)的同時也可以限制空中作業(yè)子系統(tǒng)2的飛行范圍，穩(wěn)定性強，提高作業(yè)精細度；轉(zhuǎn)盤124可根據(jù)輸送管道3和卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122的角度自動調(diào)整合適的姿勢，確保作業(yè)時輸送管道3不出現(xiàn)擰緊、打結(jié)的情況；當對所述輸送管道3進行收放控制時，輸送管道3在導管器125中進行滑動，并配有電動伸縮桿使導管器125可上下一定幅度內(nèi)轉(zhuǎn)動和左右一定幅寬內(nèi)伸縮拉長，減小輸送管道3與導管器125的摩擦阻力，保證輸送管道3不會在收放過程中打結(jié)或者偏離軌道，導管器125上的污漬擦除裝置126還確保收回到卷揚器轉(zhuǎn)動裝置122上的輸送管道3干凈整潔；物料流量傳感器15向中央決策控制器發(fā)送檢測到的物料流量信息，中央決策控制器對該信息進行處理后通過控制信號輸出裝置113使物料控制器134控制控制閥133的開度，提高物料控制器134對控制閥133的操縱精度，保證物料適度輸出，節(jié)約物料的同時也有利于精細化作業(yè)，而且當中央決策控制器檢測到物料流量大時，可控制空中作業(yè)子系統(tǒng)2加快飛行速度；當中央決策控制器檢測到物料流量小時，可控制空中作業(yè)子系統(tǒng)2減慢飛行速度，進一步提高作業(yè)均勻性；二次輸送裝置245通過工況信息采集傳感器111向中央決策控制器發(fā)送壓力信息，中央決策控制器通過控制信號輸出裝置113對二次輸送裝置245的運作進行調(diào)整，靈活性好，適應(yīng)性強。

實施例二：

如圖15和16所示，該實施例與實施例一不同的是，在實施例一的空中作業(yè)子系統(tǒng)2兩側(cè)各擴展一個主控飛行單元21，增加了作業(yè)軌跡寬度，可應(yīng)對大面積的作業(yè)場地，適應(yīng)性好。

實施例三：

如圖17所示，該實施例與實施例二不同的是，輸送管道3通過主連接器24連通在空中作業(yè)子系統(tǒng)2一側(cè)的主控飛行單元21，當作業(yè)場地的長側(cè)比輸送管道3可展開的長度要長時，牽引裝置4可以在作業(yè)場地較長的一側(cè)持續(xù)移動，使輸送管道3保持盡量小的展開長度，不易打結(jié)或者偏離軌道，也可以保證有足夠的輸送動力將物料送到第一作業(yè)裝備214和第二作業(yè)裝備224上。