CN104122812A - 基于gps系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞机治蝗精准施药技术领域，涉及一种飞机治蝗精准施药自动控制系统，具体涉及一种基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统。本发明的目的是提供一种基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，可用于防治蝗虫等虫害的飞机作业。飞机作业前系统通过上位机输入作业区域信息，包括允许施药区、禁止施药区、加倍施药区；飞机作业时系统自动实行精准施药控制；飞机作业后系统自动输出作业轨迹和作业统计信息。图1是本发明自动控制系统一种实施例的结构示意图。
Description
技术领域
本发明属于飞机治蝗精准施药技术领域，涉及一种飞机治蝗精准施药自动控制系统，具体涉及一种基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统。
背景技术
发明内容
本发明的目的是提供一种基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，可用于防治蝗虫等虫害的飞机作业。飞机作业前系统通过上位机输入作业区域信息，包括允许施药区、禁止施药区、加倍施药区；飞机作业时系统自动实行精准施药控制；飞机作业后系统自动输出作业轨迹和作业统计信息。
本发明所采用的技术方案是，
1.基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，其特征在于，该自动控制系统包括地图信息输入模块(1)、GPS模块(2)、ARM处理器系统模块(3)、开关控制模块(4)和电源模块(5)，其中，
地图信息输入模块(1)，用于将作业区域信息输入ARM处理器系统模块(3)，包括允许施药区、禁止施药区、加倍施药区；
GPS模块(2)，用于采集当前系统的GPS信息，并将采集的信息传输给ARM处理器系统模块(3)；
ARM处理器系统模块(3)，用于接收杆地图信息输入模块(1)和GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)；
开关控制模块(4)，用于接受ARM处理器系统模块(3)发出的指令，并对电磁阀开关进行控制；
电源模块(5)，用于为地图信息输入模块(1)、GPS模块(2)、ARM处理器系统模块(3)和开关控制模块(4)提供稳定的5V及12V电源。
2.基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，其特征在于，所述的ARM处理器系统模块(3)包括ARM处理器系统硬件模块(6)和软件程序(7)，所述的软件程序(7)包括全局公共变量、函数类实现文件(8)，主程序文件(9)，喷幅设定文件(10)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)，其中，
全局公共变量、函数类实现文件(8)，用于定义主程序文件(9)，喷幅设定文件(10)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)的公共变量；
主程序文件(9)，用于接收杆地图信息输入模块(1)和GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
喷幅设定文件(10)，用于设定喷幅，用于发出数据，并将该数据发送给人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
人机交互界面实现文件(11)，用于接受主程序文件(9)发出的指令，对接收到的指令进行处理，用于发出指令，并将该指令发送给ARM处理器系统硬件模块(6)；
轨迹窗口类实现文件(12)，用于接受主程序文件(9)发出的指令，对接收到的指令进行处理，用于发出指令，并将该指令发送给ARM处理器系统硬件模块(6)。
3.基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，其特征在于，所述的主程序文件(9)的结构包括位置信息转换模块(13)，阈值时间判定模块(14)，格点位置判定模块(15)，开关控制信息模块(16)和记录存储模块(17)，其中，
位置信息转换模块(13)，用于接收GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、转换，用于发出数据，并将该数据发送给格点位置判定模块(15)：
阈值时间判定模块(14)，用于判定停留时间，用于发出数据，并将该数据发送给格点位置判定模块(15)和开关控制信息模块(16)；
格点位置判定模块(15)，用于接收位置信息转换模块(13)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析，用于发出数据，并将该数据发送给开关控制信息模块(16)；
开关控制信息模块(16)，用于接收阈值时间判定模块(14)和格点位置判定模块(15)发送的数据，对接收到的数据进行处理、存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
记录存储模块(17)用于记录自动控制系统数据，与位置信息转换模块(13)，阈值时间判定模块(14)，格点位置判定模块(15)和开关控制信息模块(16)相连接。
本发明自动控制系统的特点：
1.区域切换，系统工作前，需要将待施药区域的地理信息输入系统，一共有三种区域：允许施药区域，飞机在此区域进行正常药量的喷洒；加倍施药区域，飞机在此区域进行双倍于正常药量的喷洒；禁止施药区域，飞机在此区域不进行进喷洒。
2.自动控制，系统工作前，输入作业飞机的喷幅，喷幅的大小由执行喷洒任务的机型和喷杆长度决定。技术人员还需要输入停留时间阈值。在智能自动喷洒过程中，系统将显示经度、纬度、海拔、空速等信息。如果停留时间大于设定的阈值，机器将强制停止喷洒。此外，己喷洒区域将会在作业信息表中记录为禁止区，再次经过此区域时将会停止喷洒。
3.轨迹跟踪，系统工作时能够标记出飞机的己喷洒范围，为飞机驾驶员提供参考。在喷洒作业完成后，系统还可以将飞机的飞行轨迹导出。
4.为了提高作业精度，提出了GPS数据插值与速度高度修正模型，GPS接受器每1秒输出一次位置、速度信息，利用位置、速度、方向等信息通过插值算法每1/4秒输出一次位置信息，同时根据作业高度、速度等信息计算落地点。
附图说明
图1是本发明自动控制系统一种实施例的结构示意图；
图2是本发明自动控制系统中ARM处理器系统硬件模块的结构示意图；
图3是本发明自动控制系统中ARM处理器系统模块的软件程序中主程序的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明自动控制系统一种实施例的结构，如图1所示，包括地图信息输入模块1、GPS模块2、ARM处理器系统模块3、开关控制模块4和电源模块5。
地图信息输入模块1，用于将作业区域信息输入ARM处理器系统模块3，包括允许施药区、禁止施药区、加倍施药区；
GPS模块2，用于采集当前系统的GPS坐标、海拔、飞行速度，并将采集的信息传输给ARM处理器系统模块3；
ARM处理器系统模块3，用于接收杆地图信息输入模块1和GPS模块2发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块4；
开关控制模块4，用于接受ARM处理器系统模块3发出的指令，并对电磁阀开关进行控制；
电源模块5，用于为地图信息输入模块1、GPS模块2和ARM处理器系统模块3提供稳定的5V电源，为开关控制模块4提供稳定的12V电源。
本发明自动控制系统中ARM处理器系统硬件模块6的结构，如图2所示，在左下角有12V、POWSW、RL1、RL2、RL3、RL4六个端口。
系统在需要进行喷洒作业区域时RL1、RL2输出端电压差都为12V，RL3、RL4输出端电压差都为OV，系统在需要进行双倍喷洒作业区域时RL1、RL2、RL3、RL4输出端电压差都为12V，系统在不需要进行喷洒作业区域时RL1、RL2、RL3、RL4输出端电压差都为OV；系统在一个地点停留时间超过所设阈值时RL1、RL2、RL3、RL4输出端电压差都为OV；系统在经过已喷洒区域时RL1、RL2、RL3、RL4输出端电压差都为OV。
本发明自动控制系统中ARM处理器系统模块的软件程序中主程序文件9的流程图，如图3所示，用于接收杆地图信息输入模块1和GPS模块2发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块4，人机交互界面实现文件11和轨迹窗口类实现文件12。
系统及硬件初始化后，系统读取飞机的GPS坐标、海拔、飞行速度，将飞机的GPS坐标转换为飞机在二维数组矩阵中的格点信息并显示。系统计算飞机施药落地点在二维数组矩阵中的格点信息并进行判定，格点停留时间如果超过阈值时间，系统不进行施药作业，喷洒开关关断。格点停留时间未超过阈值时间，系统进行格点位置判定：格点在禁止施药区或己施药区时系统不进行施药作业，喷洒开关关断；如格点既不在禁止施药区也不在已施药区时，在允许施药区时系统进行普通施药作业，喷洒开关开启2个，在双倍施药区时系统进行双倍施药作业，喷洒开关开启4个。系统记录飞机轨迹以及已施药区域并显示后，系统继续读取飞机的GPS信息，进行循环。
Claims (3)
1.基于GPS系统的飞机治蝗精准施药自动控制系统，其特征在于，该自动控制系统包括地图信息输入模块(1)、GPS模块(2)、ARM处理器系统模块(3)、开关控制模块(4)和电源模块(5)，其中，
地图信息输入模块(1)，用于将作业区域信息输入ARM处理器系统模块(3)，包括允许施药区、禁止施药区、加倍施药区；
GPS模块(2)，用于采集当前系统的GPS信息，并将采集的信息传输给ARM处理器系统模块(3)；
ARM处理器系统模块(3)，用于接收杆地图信息输入模块(1)和GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)；
开关控制模块(4)，用于接受ARM处理器系统模块(3)发出的指令，并对电磁阀开关进行控制；
电源模块(5)，用于为地图信息输入模块(1)、GPS模块(2)、ARM处理器系统模块(3)和开关控制模块(4)提供稳定的5V及12V电源。
2.按照权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述的ARM处理器系统模块(3)包括ARM处理器系统硬件模块(6)和软件程序(7)，所述的软件程序(7)包括全局公共变量、函数类实现文件(8)，主程序文件(9)，喷幅设定文件(10)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)，其中，
全局公共变量、函数类实现文件(8)，用于定义主程序文件(9)，喷幅设定文件(10)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)的公共变量；
主程序文件(9)，用于接收杆地图信息输入模块(1)和GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
喷幅设定文件(10)，用于设定喷幅，用于发出数据，并将该数据发送给人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
人机交互界面实现文件(11)，用于接受主程序文件(9)发出的指令，对接收到的指令进行处理，用于发出指令，并将该指令发送给ARM处理器系统硬件模块(6)；
轨迹窗口类实现文件(12)，用于接受主程序文件(9)发出的指令，对接收到的指令进行处理，用于发出指令，并将该指令发送给ARM处理器系统硬件模块(6)。
3.按照权利要求1或2所述的自动控制系统，其特征在于，所述的主程序文件(9)的结构包括位置信息转换模块(13)，阈值时间判定模块(14)，格点位置判定模块(15)，开关控制信息模块(16)和记录存储模块(17)，其中，
位置信息转换模块(13)，用于接收GPS模块(2)发送的数据，对接收到的数据进行处理、转换，用于发出数据，并将该数据发送给格点位置判定模块(15)；
阈值时间判定模块(14)，用于判定停留时间，用于发出数据，并将该数据发送给格点位置判定模块(15)和开关控制信息模块(16)；
格点位置判定模块(15)，用于接收位置信息转换模块(13)发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析，用于发出数据，并将该数据发送给开关控制信息模块(16)；
开关控制信息模块(16)，用于接收阈值时间判定模块(14)和格点位置判定模块(15)发送的数据，对接收到的数据进行处理、存储，用于发出指令，并将该指令发送给开关控制模块(4)，人机交互界面实现文件(11)和轨迹窗口类实现文件(12)；
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