CN102303702A - 一种无线网络实时差分gps定位飞行的热气球 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，球体正下方设有燃烧动力装置，支撑杠两端分别固接速度方向装置，球体顶上方是放气速度控制装置，载物篮下部设置智能控制系统，燃料箱上有三个输出端口的微型泵，输油管连通速度方向装置和微型泵的二个输出端口，微型泵第三个输出端口连接燃烧炉；智能控制系统由单片机处理中心及分别与其连接的速度传感器模块、电子罗盘仪、移动站GPS接收机和无线收发器组成；移动站GPS接收机接收卫星定位信息，无线收发器接收基站GPS接收机播发给的差分信息，基站GPS接收机接收卫星定位信息并得出差分信息；采用无线网络实时差分GPS定位技术和单片机控制相结合，实现精确定位及无人操作的智能飞行。

Description

一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球

技术领域

本发明涉及一种热气球，尤其是采用GPS定位飞行的热气球。

背景技术

   目前，常用的热气球均没有方向控制系统、精确的升降系统、速度控制系统和定位系统，飞行速度和飞行方向只能由风速和风向决定，也不能精确定位飞行的高度和位置，更不能实现无人智能飞行，必须由飞行人员随热气球一起飞行，由飞行人员控制热气球的飞行状况。当天气状况不良和操作不当时，会给飞行人员带来生命危险。因此，目前的热气球限制了其应用和发展，不能给社会带来应有的效益。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，能够实现无人智能飞行、自动控制飞行方向自动调节飞行速度和精确定位。

本发明采用的技术方案是：包括一球体，球体的直径最大处横向固定连接一支撑杠，球体正下方设有燃烧动力装置，燃烧动力装置的正下方是载物篮，支撑杠的两端分别固接第一、第二速度方向装置，球体的顶上方是放气速度控制装置，载物篮下部设置智能控制系统，燃烧动力装置中固定有燃料箱，燃料箱上有三个输出端口的微型泵，第一、第二输油管连通第一、第二速度方向装置和微型泵的第一、第二个输出端口，微型泵的第三个输出端口连接燃烧炉；智能控制系统由单片机处理中心及分别与其连接的速度传感器模块、电子罗盘仪、移动站GPS接收机和无线收发器组成；所述移动站GPS接收机接收卫星定位信息，所述无线收发器接收基站GPS接收机播发给的差分信息，所述基站GPS接收机接收卫星定位信息并得出当前的差分信息。

本发明的有益效果是：

1、采用无线网络实时差分GPS定位技术和单片机控制相结合，实现了热气球的精确定位以及无人操作的智能飞行功能。

2、采用单片机处理电子罗盘仪的数据信息，单片机发出信号指令驱动步进电机，步进电机控制汽油发动机的油门大小，进而控制螺旋仪的转速，控制合力的方向，进而控制热气球的飞行方向，实现了热气球定向飞行的功能。

3、将热气球的位置信息经单片机处理中心处理后，单片机发出指令信号给步进电机控制的放气装置、火焰大小控制装置，实现了热气球实时调整飞行高度的功能。

4、将无线传感器获取的热气球速度数据信息传给单片机处理，单片机将处理得到的速度信息分析，发出指令信号驱动步进电机，控制汽油发动机的油门大小，改变热气球的合力大小，从而实现热气球飞行速度的实时控制。

5、可广泛应用于农业喷洒农药、病虫害灾情监测、水产养殖监测、土地管理、商业宣传、旅游和航拍等领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

图1本发明的总体结构示意图；

图2是本发明速度方向装置和高度调节结构示意图；

图3是图1中智能控制系统7的结构示意图；

图4无线网络实时差分GPS定位原理图。

图中，1.球体；2.支撑杠；3.燃烧动力装置；4.载物篮；5.第一速度方向装置；6.第二速度方向装置；7.智能控制系统；8.放气速度控制装置；9.燃料箱；10.微型泵；11.第一输油管.12.第二输油管.13.基站GPS接收机；

3a.步进电机；3b.火焰；

5a.汽油发动机；5b.螺旋仪；5c.步进电机；

6a.汽油发动机；6b.螺旋仪；6c.步进电机；

7a.单片机处理中心；7b、7c、7d、7e.指令线；7f.速度传感器模块；7g.电子罗盘仪；7h.移动站GPS接收机；7i.无线收发器；

8a.放气阀；8b.步进电机。

具体实施方式

    如图1所示，本发明热气球包括一个球体1，在球体1的直径最大处，横向固定连接一个支撑杠2，支撑杠2的两端均穿出球体1。每次热气球升空前，将第一、第二速度方向装置5和6分别固定于支撑杠2的两端。球体1的顶上方固定安装放气速度控制装置8。球体1的正下方设有燃烧动力装置3，燃烧动力装置3的正下方固定载物篮4，载物篮4的下部设置智能控制系统7。燃烧动力装置3中固定有燃料箱9，在燃料箱9上固定连接微型泵10，微型泵10有三个输出端口。第一输油管11连通第一速度方向装置5和微型泵10的第一个输出端口，第二输油管12连通第二速度方向装置6和微型泵10的第二个输出端口。这样，微型泵10将燃料箱9中的汽油通过第一输油管11和第二输油管12分别泵给第一、第二速度方向装置5、6，为第一、第二速度方向装置5、6提供动力燃料。微型泵10的第三个输出端口连接燃烧炉，将汽油泵给燃烧炉燃烧，泵给量的大小由图2中的步进电机3a控制，进而控制燃烧火焰3b的大小。

如图2所示，第一速度方向装置5由汽油发动机5a、螺旋仪5b和步进电机5c组成，第一输油管11一端和汽油发动机5a连接，另一端和微型泵10连接。智能控制系统7的单片机处理中心7a通过指令线7b连接步进电机5c，控制步进电机5c，步进电机5c控制第一输油管11的输油量，进而控制汽油发动机5a的转速和转动力矩，汽油发动机5a连接螺旋仪5b，带动螺旋仪5b转动，实现控制第一速度方向装置5的速度大小。步进电机5c和汽油发动机5a没有直接关联。同样，第二速度方向装置6由汽油发动机6a、螺旋仪6b和步进电机6c组成，第二输油管12一端和汽油发动机6a连接，另一端和微型泵10连接。单片机处理中心7a通过指令线7c连接步进电机6c，控制步进电机6c，步进电机6c控制第二输油管12的输油量，进而控制汽油发动机6a的转速和转动力矩，汽油发动机6a连接螺旋仪6b，带动螺旋仪6b转动，实现控制第二速度方向装置6的速度大小。在热气球每次升空前将第一速度方向装置5和第二速度方向装置6挂在支撑杠2的两端，并用螺母固定。同时要保证汽油发动机5a和螺旋仪5b通过转轴固定连接，螺旋仪5b斜对着热气球球体1，与水平方向成15°角。汽油发动机6a和螺旋仪6b同种方式通过转轴固定连接，螺旋仪6b也斜对着热气球球体1，与水平方向成15°角。第一速度方向装置5和第二速度方向装置6位置完全对称。这样，由第一速度方向装置5和第二速度方向装置6共同作用，通过改变二者合力的大小和方向，控制热气球的飞行速度和方向。  

放气速度控制装置8由放气阀8a和步进电机8b连接组成，步进电机8b通过指令线7d连接智能控制系统7的单片机处理中心7a，单片机处理中心7a控制步进电机8b,由步进电机8b控制放气阀8a的开口大小，从而控制放气速度和放气量。

智能控制系统7的单片机处理中心7a通过指令线7e连接步进电机3a，步进电机3a连接微型泵10的第三个输出端口，该输出端口为燃烧动力装置3提供燃烧燃料，通过控制微型泵10的输出燃料量来控制火焰3b的大小。两者共同调节热气球的实时高度。

如图3所示，智能控制系统7由单片机处理中心7a、速度传感器模块7f、电子罗盘仪7g、移动站GPS接收机7h和无线收发器7i组成。单片机处理中心7a通过不同的端口分别连接速度传感器模块7f、电子罗盘仪7g、移动站GPS接收机7h和无线收发器7i。速度传感器模块7f将热气球的速度信息传送给单片机处理中心7a，同时电子罗盘仪7g将当前的方向数据信息也传送给单片机处理中心7a，单片机处理中心7a根据速度和方向信息处理分析，发出相应的指令给第一速度方向装置5和第二速度方向装置6，控制热气球的飞行速度和方向。速度传感器模块7f获取热气球的速度数据信息，将数据信息传给单片机处理中心7a处理，电子罗盘仪7g将热气球的方向信息也传至单片机处理中心7a处理，单片机处理中心7a将处理得到的飞行实时速度和方向信息分析，发出指令信号给螺旋仪5b、6b的步进电机5c、6c，步进电机5c、6c控制汽油发动机的油门大小，进而控制螺旋仪5b、6b的转速和热气球的飞行方向，实现控制热气球的实时飞行速度和方向。

     参见图4和图3，采用目前先进的具有精确定位功能的无线网络实时差分GPS定位技术，对无人驾驶的热气球精确定位。GPS实时差分系统，利用基站给出的差分信号改正信息修正移动站接收的GPS数据，从而消去卫星轨道误差和卫星钟差，并大大减弱大气延迟效应的影响，提高定位精度。在图4中，4个定位卫星A、B、C、D就能实现定位地面位置的地理信息，每个定位卫星分别向基站GPS接收机13和移动站GPS接收机7h发送定位信息，根据4个卫星发送的定位信息，综合得出基站GPS接收机13和移动站GPS接收机7h的位置信息，这种位置信息由于上述误差原因，是不精确的。而基站GPS接收机13的精确位置是已知的，在地面固定的位置。基站GPS接收机13将当前接收到的卫星定位信息与已知的精确位置信息作差，得出当前的差分信息，将差分信息通过天线播发给无线收发器7i，无线收发器7i接收基站GPS接收机13播发给的无线差分信息，无线收发器7i将差分信息送给单片机处理中心7a，移动站GPS接收机7h将收到的卫星定位信息也送给单片机处理中心7a，单片机处理中心7a将结合两者的信息进行处理，修正后得出当前热气球的精确位置。当前热气球的精确位置信息可以通过无线收发器7i传至地面接收装置。

以上过程均是通过无线网络实时差分GPS定位和单片机控制相结合实现的，地面人员发射指令信号或程序控制热气球的飞行状况，故可实现热气球的智能飞行。

Claims (4)

1.一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，包括一球体（1），球体（1）的直径最大处横向固定连接一支撑杠（2），球体（1）正下方设有燃烧动力装置（3），燃烧动力装置（3）的正下方是载物篮（4），其特征是：支撑杠（2）的两端分别固接第一、第二速度方向装置（5、6），球体（1）的顶上方是放气速度控制装置（8），载物篮（4）下部设置智能控制系统（7），燃烧动力装置（3）中固定有燃料箱（9），燃料箱（9）上有三个输出端口的微型泵（10），第一、第二输油管（11、12）连通第一、第二速度方向装置（5、6）和微型泵（10）的第一、第二个输出端口，微型泵（10）的第三个输出端口连接燃烧炉；智能控制系统（7）由单片机处理中心（7a）及分别与其连接的速度传感器模块（7f）、电子罗盘仪（7g）、移动站GPS接收机（7h）和无线收发器（7i）组成；所述移动站GPS接收机（7h）接收卫星定位信息，所述无线收发器（7i）接收基站GPS接收机（13）播发给的差分信息，所述基站GPS接收机（13）接收卫星定位信息并得出当前的差分信息。

2.根据权利要求1所述的一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，其特征是：第一、二速度方向装置（5、6）均由汽油发动机、螺旋仪和步进电机组成，汽油发动机连接螺旋仪，汽油发动机连接所述输油管；单片机处理中心（7a）通过指令线连接步进电机。

3.根据权利要求1所述的一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，其特征是：放气速度控制装置（8）由放气阀（8a）和步进电机（8b）连接组成，步进电机（8b）通过指令线连接单片机处理中心（7a）。

4.根据权利要求1所述的一种无线网络实时差分GPS定位飞行的热气球，其特征是：单片机处理中心（7a）通过指令线连接步进电机（3a），步进电机（3a）连接微型泵（10）的第三个输出端口。

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