一種基于差分gps的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，包括無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備和地面控制設(shè)備，所述機(jī)載設(shè)備包括飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)以及分別與飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)連接的機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS移動站；所述地面控制設(shè)備包括地面操作設(shè)備以及分別與地面操作設(shè)備連接的地面數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS基站，該地面數(shù)據(jù)通訊模塊與機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊之間無線通訊，差分GPS基站通過無線網(wǎng)絡(luò)與差分GPS移動站通信。本實(shí)用新型植保無人機(jī)操控系統(tǒng)使用了差分GPS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)植保無人機(jī)在厘米級的定位精度，從而提高了無人機(jī)自主航線跟蹤飛行的精度，保證了農(nóng)藥噴灑的精確性和有效的防治結(jié)果。
【專利說明】
一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]植保無人機(jī)是一種新型農(nóng)林植保設(shè)備。它由無人機(jī)攜帶噴灑設(shè)備，應(yīng)用于對農(nóng)田、林地和城市綠化地的農(nóng)藥植保噴灑任務(wù)。植保無人機(jī)在我國尚屬起步階段，但是它帶來的新型噴灑方式在效率上是傳統(tǒng)噴灑方式的50倍以上，減少農(nóng)藥40%的用量，同時(shí)降低60%的土壤農(nóng)殘，在噴灑過程中節(jié)水98%。因而植保無人機(jī)具有廣泛的市場價(jià)值。
[0003]盡管植保無人機(jī)具備諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是目前仍未廣泛應(yīng)用開來。究其原因，就是植保無人機(jī)目前的操控主要依靠人工的手動遙控。這種操控方式需要植保無人機(jī)操作人員具有長期的操控經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)施藥效果容易受到人為因素的影響。在植保無人機(jī)使用了氣壓計(jì)或者超聲波等定高模塊，以及GPS位置測量模塊后，植保無人機(jī)的操作難度得以降低。但是這些手段的位置測量精度僅能達(dá)到幾米以內(nèi)，造成了植保無人機(jī)在噴藥過程中的漏噴和錯噴問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，包括無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備和地面控制設(shè)備，所述機(jī)載設(shè)備包括飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)以及分別與飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)連接的機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS移動站;所述地面控制設(shè)備包括地面操作設(shè)備以及分別與地面操作設(shè)備連接的地面數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS基站，該地面數(shù)據(jù)通訊模塊與機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊之間無線通訊，差分GPS基站通過無線網(wǎng)絡(luò)與差分GPS移動站通信。
[0007]進(jìn)一步，所述飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)包括微型處理器以及分別與微型處理器連接的陀螺儀、加速度計(jì)、氣壓計(jì)、磁羅盤、紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器和光流傳感器。
[0008]其中，所述地面操作設(shè)備為PC機(jī)、筆記本電腦、平板電腦或者智能手機(jī)中的一種。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]本實(shí)用新型植保無人機(jī)操控系統(tǒng)使用了差分GPS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)植保無人機(jī)在厘米級的定位精度，從而提高了無人機(jī)自主航線跟蹤飛行的精度，保證了農(nóng)藥噴灑的精確性和有效的防治結(jié)果。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在【附圖說明】前提下，獲得的其他設(shè)計(jì)方案和附圖:
[0012]圖1是本實(shí)用新型植保無人機(jī)操控系統(tǒng)的原理圖；
[0013]圖2是植保無人機(jī)的噴灑航線示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參照圖1所示，為本實(shí)用新型的一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，包括無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備I和地面控制設(shè)備2，機(jī)載設(shè)備I安裝在植保無人機(jī)上。
[0015]機(jī)載設(shè)備I包括飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11以及分別與飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11連接的機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12、差分GPS移動站13;其中，飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11以微型處理器111為核心，它連接著陀螺儀112、加速度計(jì)113、氣壓計(jì)114、磁羅盤115、紅外線傳感器116、超聲波傳感器117、激光傳感器118和光流傳感器119等傳感器，這些傳感器的測量數(shù)據(jù)供微型處理器111計(jì)算出植保無人機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
[0016]地面控制設(shè)備2包括地面操作設(shè)備21以及分別與地面操作設(shè)備21連接的地面數(shù)據(jù)通訊模塊22、差分GPS基站23，該地面數(shù)據(jù)通訊模塊22與機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12之間無線通訊，它們之間的無線通訊鏈路采用2.4GHz、433MHz、900MHz電臺中的一種，機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12接收地面數(shù)據(jù)通訊模塊22發(fā)送的控制指令，并且將該控制指令發(fā)送給飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11。飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11會根據(jù)接收到的控制指令和實(shí)時(shí)狀態(tài)，自動調(diào)整植保無人機(jī)的飛行以達(dá)到控制指令的要求。
[0017]而差分GPS移動站13通過無線網(wǎng)絡(luò)與差分GPS基站23進(jìn)行通信。差分GPS基站23發(fā)送載波相位信息和基站坐標(biāo)信息給差分GPS移動站13，差分GPS移動站13接收GPS衛(wèi)星的載波相位和來自于差分GPS基站23的信息，組成相位差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。接下來，差分GPS移動站13將相對于差分GPS基站23的位置信息傳送給飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11。
[0018]飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11連接機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12，將植保無人機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，包括:位置、高度、平動速度、平動加速度、轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動角速度、控制模式、飛行時(shí)間等數(shù)據(jù)，以及傳感器的測量數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12。機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12建立與地面數(shù)據(jù)通訊模塊22的無線通訊，將上述狀態(tài)信息和測量數(shù)據(jù)發(fā)送給地面數(shù)據(jù)通訊模塊22。
[0019]地面數(shù)據(jù)通訊模塊22連接地面操作設(shè)備21，將接收到的植保無人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)和傳感器測量數(shù)據(jù)傳輸給地面操作設(shè)備21。
[0020]地面操作設(shè)備21是PC機(jī)、筆記本電腦、平板電腦或者智能手機(jī)中的一種。地面操作設(shè)備21連接差分GPS基站23，獲得差分GPS基站23的位置信息。地面操作設(shè)備21上運(yùn)行地面站軟件，該軟件以友好的方式顯示接收到的植保無人機(jī)的狀態(tài)信息和機(jī)載傳感器的測量數(shù)據(jù)。同時(shí)，該軟件上可以設(shè)置植保無人機(jī)的噴灑航線。圖2顯示了噴灑航線的水平面圖，噴灑航線的設(shè)計(jì)參考坐標(biāo)系以差分GPS基站23的位置為中心，噴灑航線的高度以差分GPS基站23的高度為水平面。
[0021 ]在地面站軟件上設(shè)計(jì)好噴灑航線后，航線位置信息通過地面數(shù)據(jù)通訊模塊22上傳給機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊12，最后到達(dá)飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11。在植保無人機(jī)噴灑飛行的過程中，飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)11將差分GPS移動站13測量的無人機(jī)位置與預(yù)先設(shè)定好的航線位置進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的誤差來調(diào)整植保無人機(jī)的飛行，以實(shí)現(xiàn)植保無人機(jī)沿預(yù)先設(shè)定的航線自動飛行來完成噴灑任務(wù)。
[0022]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)先實(shí)施方式，本實(shí)用新型并不限定于上述實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，包括無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備和地面控制設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)載設(shè)備包括飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)以及分別與飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)連接的機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS移動站;所述地面控制設(shè)備包括地面操作設(shè)備以及分別與地面操作設(shè)備連接的地面數(shù)據(jù)通訊模塊、差分GPS基站，該地面數(shù)據(jù)通訊模塊與機(jī)載數(shù)據(jù)通訊模塊之間無線通訊，差分GPS基站通過無線網(wǎng)絡(luò)與差分GPS移動站通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，其特征在于:所述飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)包括微型處理器以及分別與微型處理器連接的陀螺儀、加速度計(jì)、氣壓計(jì)、磁羅盤、紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器和光流傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差分GPS的植保無人機(jī)操控系統(tǒng)，其特征在于:所述地面操作設(shè)備為PC機(jī)、筆記本電腦、平板電腦或者智能手機(jī)中的一種。
【文檔編號】G05D1/10GK205581645SQ201620213650
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】李翔, 杜強(qiáng), 李小珊, 張勇
【申請人】中山飛旋天行航空科技有限公司