CN107764245A - 基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统，属于北斗导航定位应用技术领域。北斗卫星在小麦田上方的高空中运行，在小麦田上方的低空中有无人机围绕小麦成熟区域的边缘飞行。无人机底面下方的小麦成熟度监控器监控小麦田里的成熟的小麦穗的颜色的变化。无人机底面下方的光电吊舱内的摄像机对小麦田进行摄像。小麦田两旁的固定式基准站甲和固定式基准站乙组成双基准站增强技术和系统，用以差分定位为核心的基准站增强技术消除或削弱卫星导航定位的误差，使小麦夏收指挥中心获得小麦成熟区域的高精度位置服务，按照小麦成熟区域的数量和面积来组织小麦收获机和人力抢收成熟的小麦粒。

Description

基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统

技术领域

本发明涉及基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统，属于北斗导航定位应用技术领域。

背景技术

小麦属于‘九成熟、十成收’的粮食作物。小麦收获过早会减产，小麦收获过迟或落粒。每年夏收小麦的时间比较集中，中国小麦产区的夏收工作是从南向北开展的，南方的小麦比北方成熟早，大批小麦收获机先收获浙江和江苏的小麦，接着收获山东、河北的小麦，最后收获吉林、黑龙江的小麦。由于天气、肥料、雨水多种因素的影响，各地的小麦成熟期每年都不一样。小麦夏收指挥中心必须准确掌握各个地区当年的小麦成熟期，才能合理调派小麦收获机到各个小麦产区及时收获小麦。

目前，中国北斗导航定位技术和无人机技术还没有应用到夏收小麦的组织工作中。中国北斗需要增加各类用户，扩大应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统。中国北斗卫星导航系统攻克了星载原子钟、高精度星地时间比对、监测接收机和用户终端等多项关键技术，能为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。无人机在小麦田的上空飞行。无人机在低空中围绕小麦田里的小麦成熟区域飞行。无人机底面下方的小麦成熟度监控器每天监控小麦成熟区域里成熟的小麦穗的颜色变化，分析不同的麦穗颜色可以知道小麦的成熟期。无人机底面下方的光电吊舱内的摄像机对准小麦田连续摄像。小麦成熟度监控器和摄像机获取的全部信息通过导电线、电子计算机甲、无线通信设备甲、无线通信天线甲、无线电波、无线通信天线乙、无线通信设备乙输入小麦夏收指挥中心里的电子计算机乙储存，同时计算小麦成熟面积，测算小麦成熟期。

小麦田左方的固定式基准站甲和小麦田右方的固定式基准站乙发出差分信号，基准站增强技术的核心是差分定位，基准站发出改正数信息，通过消除或削弱影响定位精度的误差，来提高定位的精度。北斗卫星定位终端甲和北斗卫星定位终端乙作为用户端接收基准站发来的改正数信息并用差分定位技术对其测量结果进行改正，可以获得小麦田里的小麦成熟区域的高精度定位的位置服务，结合无人机对成熟的小麦穗的颜色变化及成熟期的监控和对小麦田的摄像，在电子计算机甲和电子计算机乙中计算出小麦成熟面积及预测的成熟期，为合理调配小麦收获机和人力精准收获小麦提供了依据。

2017年6月在上海举行的中国移动大会上，中国移动首先推出飞行基站方案。2017年2月美国一家无线运营商试验成功飞行基站。2017年8月中国移动首次试验成功高空基站，华为将参加高空基站无线通信的研发。由于农村中洪水、泥石流、飓风等自然灾害会使地面基准站停止工作，所以在系留无人机上安装基准站、建立空中基准站的工作已经引起关注。空中基准站比地面基准站接收北斗信号的能力强，但在建站过程需要解决有关技术问题。基准站增强系统中的数据链路既可以使用无线电通信设备，也可以使用移动通信网络即手机网络。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由无人机1、电子计算机甲2、光电吊舱3、小麦成熟度监控器4、北斗卫星定位终端甲5、无人驾驶装置6、锂离子电池7、导电线8、无线通信设备甲9、无线通信天线甲10、固定式基准站甲14、固定式基准站乙15、无线通信天线乙16、无线通信设备乙17、北斗卫星定位终端乙18、电子计算机乙19、小麦夏收指挥中心20和北斗卫星21共同组成；

北斗卫星21在小麦田11的上空中运行，无人机1在小麦田11上方的低空中围绕小麦成熟区域12的边缘飞行，在小麦田11的左方安装固定式基准站甲14，在小麦田11的右方安装固定式基准站乙15，在无人机1内的前部安装无人驾驶装置6，在无人驾驶装置6的右下方安装北斗卫星定位终端甲5，在无人机1内的中部安装锂离子电池7，在锂离子电池7的左下方安装电子计算机甲2，在无人机1内的后部安装无线通信设备甲9，在无线通信设备甲9的上面安装无线通信天线甲10，在无人机1的底面的下面安装光电吊舱3，在光电吊舱3的前方的底面上安装小麦成熟度监控器4，在小麦成熟度监控器4下方的小麦田11里有成熟的小麦穗13，在小麦田11的附近设立小麦夏收指挥中心20，在小麦夏收指挥中心20的上面安装电子计算机乙19，在电子计算机乙19的上面安装无线通信设备乙17，在无线通信设备乙17内安装北斗卫星定位终端乙18，在无线通信设备乙17的上面安装无线通信天线乙16；

北斗卫星21通过无线电波与固定式基准站甲14互通信息，北斗卫星21通过无线电波与固定式基准站乙15互通信息，固定式基准站甲14通过无线电波与北斗卫星定位终端甲5互通信息，固定式基准站乙15通过无线电波与北斗卫星定位终端甲5互通信息，固定式基准站甲14通过无线电波与北斗卫星定位终端乙18互通信息，固定式基准站乙15通过无线电波与北斗卫星定位终端乙18互通信息，在无人机1内：锂离子电池7通过导电线8与无人驾驶装置6连接，锂离子电池7通过导电线8与北斗卫星定位终端甲5连接，锂离子电池7通过导电线8与电子计算机甲2连接，锂离子电池7通过导电线8与无线通信设备甲9连接，无线通信设备甲9通过内置导电线与无线通信天线甲10连接，无人驾驶装置6通过导电线8与北斗卫星定位终端甲5连接，北斗卫星定位终端甲5通过导电线8与电子计算机甲2连接，电子计算机甲2通过导电线8与无线通信设备甲9连接，电子计算机甲2通过导电线8与光电吊舱3连接，电子计算机甲2通过导电线8与小麦成熟度监控器4连接，在小麦夏收指挥中心20内：电子计算机乙19通过导电线8与北斗卫星定位终端乙18连接，北斗卫星定位终端乙18通过导电线8与无线通信天线乙16连接，电子计算机乙19通过内置导电线与无线通信设备乙17连接，无线通信设备乙17通过内置导电线与无线通信天线乙16连接。

锂离子电池7是钴酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或锂玻璃电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①能够高精度定位小麦田和小麦田里的小麦成熟区域的位置。②能够测算小麦田的成熟期。③能够测算小麦成熟区域的面积。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修筛也落入本发明权利要求的范围内。

如图1所示，在小麦田的左旁放置固定式基准站甲和在小麦田的右旁放置固定式基准站乙组成双基准站增强技术与系统。这比目前广大农村里、在农田旁放置一个基准站的单基准站的作用范围大，定位更加精确，比建设多基准站系统的成本低。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1所示：小麦夏收指挥中心派出无人机到小麦田上方的低空中飞行，开启小麦成熟度监控器监控小麦成熟区域里成熟的小麦穗。小麦成熟度监控器将获取的小麦成熟信息通过导电线输入电子计算机甲储存，接着通过无线通信设备甲、无线通信天线甲、无线电波、无线通信天线乙、无线通信设备乙输入电子计算机乙储存。无人机底部下方的光电吊舱内的摄像机对准小麦田进行摄像，摄像机将获取的小麦成熟区域里的成熟的小麦穗的图像信息通过导电线输入电子计算机甲储存，接着通过无线通信设备甲、无线通信天线甲、无线电波、无线通信天线乙、无线通信设备乙输入电子计算机乙储存。

基准站发送的信息内容可以将差分定位分为位置差分、伪距差分、载波相位差分三类，可以使相应的定位精度分别达到米级、分米级、厘米级。无人机上的北斗卫星定位终端甲通过无线电波与小麦夏收指挥中心里的北斗卫星定位终端乙互通信息。北斗卫星导航定位技术结合无人机获取的小麦田信息可以计算出小麦成熟区域在小麦田里的精准位置和面积。本发明中北斗卫星定位终端乙和无线通信设备乙共同使用无线通信天线乙。小麦夏收指挥中心的电子计算机乙里有了小麦成熟区域的高精度定位数据，结合无人机提供的小麦成熟期预测信息，小麦夏收指挥中心就可以合理调派小麦收获机和工人到小麦成熟区域精准收获小麦了。

现举出实施例如下：

实施例一：

北斗卫星在小麦田上方的高空中运行，在小麦田上的低空中有无人机围绕小麦成熟区域的边缘飞行。无人机底面下方的小麦成熟度监控器监控河南省小麦产区里的小麦品种郑麦9023的成熟的小麦穗的颜色的变化，从小麦穗的颜色的变化可以测算出郑麦9023小麦在当地的当年的成熟期的变化。无人机底面下方的光电吊舱内的摄像机对小麦田进行摄像。小麦田左旁的固定式基准站甲和右旁的固定式基准站乙组成双基准站增强技术和系统，用以差分定位为核心的增强技术消除或削弱卫星导航定位的误差，使小麦夏收指挥中心获得小麦成熟区域的高精度位置服务，按照小麦成熟区域的数量和面积来组织小麦收获机和人力抢收成熟的小麦粒。

实施例二：

北斗卫星在小麦田上方的高空中运行，在小麦田上的低空中有无人机围绕小麦成熟区域的边缘飞行。无人机底面下方的小麦成熟度监控器监控江苏省小麦产区里的小麦品种扬麦20号的成熟的小麦穗的颜色的变化，从小麦穗的颜色的变化可以测算出扬麦20号小麦在当地的当年的成熟期的变化。无人机底面下方的光电吊舱内的摄像机对小麦田进行摄像。小麦田左旁的固定式基准站甲和右旁的固定式基准站乙组成双基准站增强技术和系统，用以差分定位为核心的增强技术消除或削弱卫星导航定位的误差，使小麦夏收指挥中心获得小麦成熟区域的高精度位置服务，按照小麦成熟区域的数量和面积来组织小麦收获机和人力抢收成熟的小麦粒。

Claims (2)

1.基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统，其特征是，由无人机（1）、电子计算机甲（2）、光电吊舱（3）、小麦成熟度监控器（4）、北斗卫星定位终端甲（5）、无人驾驶装置（6）、锂离子电池（7）、导电线（8）、无线通信设备甲（9）、无线通信天线甲（10）、固定式基准站甲（14）、固定式基准站乙（15）、无线通信天线乙（16）、无线通信设备乙（17）、北斗卫星定位终端乙（18）、电子计算机乙（19）、小麦夏收指挥中心（20）和北斗卫星（21）共同组成；

北斗卫星（21）在小麦田（11）的上空中运行，无人机（1）在小麦田（11）上方的低空中围绕小麦成熟区域（12）的边缘飞行，在小麦田（11）的左方安装固定式基准站甲（14），在小麦田（11）的右方安装固定式基准站乙（15），在无人机（1）内的前部安装无人驾驶装置（6），在无人驾驶装置（6）的右下方安装北斗卫星定位终端甲（5），在无人机（1）内的中部安装锂离子电池（7），在锂离子电池（7）的左下方安装电子计算机甲（2），在无人机（1）内的后部安装无线通信设备甲（9），在无线通信设备甲（9）的上面安装无线通信天线甲（10），在无人机（1）的底面的下面安装光电吊舱（3），在光电吊舱（3）的前方的底面上安装小麦成熟度监控器（4），在小麦成熟度监控器（4）下方的小麦田（11）里有成熟的小麦穗（13），在小麦田（11）的附近设立小麦夏收指挥中心（20），在小麦夏收指挥中心（20）的上面安装电子计算机乙（19），在电子计算机乙（19）的上面安装无线通信设备乙（17），在无线通信设备乙（17）内安装北斗卫星定位终端乙（18），在无线通信设备乙（17）的上面安装无线通信天线乙（16）；

北斗卫星（21）通过无线电波与固定式基准站甲（14）互通信息，北斗卫星（21）通过无线电波与固定式基准站乙（15）互通信息，固定式基准站甲（14）通过无线电波与北斗卫星定位终端甲（5）互通信息，固定式基准站乙（15）通过无线电波与北斗卫星定位终端甲（5）互通信息，固定式基准站甲（14）通过无线电波与北斗卫星定位终端乙（18）互通信息，固定式基准站乙（15）通过无线电波与北斗卫星定位终端乙（18）互通信息，在无人机（1）内：锂离子电池（7）通过导电线（8）与无人驾驶装置（6）连接，锂离子电池（7）通过导电线（8）与北斗卫星定位终端甲（5）连接，锂离子电池（7）通过导电线（8）与电子计算机甲（2）连接，锂离子电池（7）通过导电线（8）与无线通信设备甲（9）连接，无线通信设备甲（9）通过内置导电线与无线通信天线甲（10）连接，无人驾驶装置（6）通过导电线（8）与北斗卫星定位终端甲（5）连接，北斗卫星定位终端甲（5）通过导电线（8）与电子计算机甲（2）连接，电子计算机甲（2）通过导电线（8）与无线通信设备甲（9）连接，电子计算机甲（2）通过导电线（8）与光电吊舱（3）连接，电子计算机甲（2）通过导电线（8）与小麦成熟度监控器（4）连接，在小麦夏收指挥中心（20）内：电子计算机乙（19）通过导电线（8）与北斗卫星定位终端乙（18）连接，北斗卫星定位终端乙（18）通过导电线（8）与无线通信天线乙（16）连接，电子计算机乙（19）通过内置导电线与无线通信设备乙（17）连接，无线通信设备乙（17）通过内置导电线与无线通信天线乙（16）连接。

2.根据权利要求1所述的基于北斗导航定位的无人机测报小麦成熟期的监控系统，其特征是，所述的锂离子电池（7）是钴酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或锂玻璃电池。