CN204557106U - 无人机农田信息采集装置 - Google Patents

Abstract

无人机农田信息采集装置，它涉及农田用具技术领域，农田信息采集点机构通过无线网络与带有读卡器的无人机连接，带有读卡器的无人机通过无线网络与网络塔连接，网络塔通过网络与运营服务器连接，运营服务器通过光纤与人机界面连接，所述的农田信息采集点机构包含土壤养分传感器与电子标签，带有读卡器的无人机包含机载传感器、微控制系统、摄像机、机载飞行系统、机载定位系统、读写器；它运行稳定、可靠，使用方便，测量数据准确，耗能低，采集数据快速，且便于收集与汇总数据。

Description

无人机农田信息采集装置

技术领域：

本实用新型涉及农田用具技术领域，具体涉及一种无人机农田信息采集装置。

背景技术：

现阶段实施的精准农业技术由信息获取系统、信息处理系统与智能化农业机械化等3个部分组成。传统的农田信息获取技术(如卫星遥感、大型飞机航拍等)获取的是宏观农田信息，其实时效性较差且易受云雾的干扰。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种无人机农田信息采集装置，它运行稳定、可靠，使用方便，测量数据准确，耗能低，采集数据快速，且便于收集与汇总数据。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用如下技术方案：它包含农田信息采集点机构、带有读卡器的无人机、网络塔、运营服务器、人机界面，农田信息采集点机构通过无线网络与带有读卡器的无人机连接，带有读卡器的无人机通过无线网络与网络塔连接，网络塔通过网络与运营服务器连接，运营服务器通过光纤与人机界面连接，所述的农田信息采集点机构包含土壤养分传感器与电子标签，带有读卡器的无人机包含机载传感器、微控制系统、摄像机、机载飞行系统、机载定位系统、读写器。

所述的电子标签分为有源标签与无源标签，有源电子标签由电池供电，传输距离远，有益于室外远距离进行，无源标签需要进行耦合获取能量，信号强度弱，电子标签的MCU定时控制传感器，对传感器数据进行采集，应用方案采用有源标签，电子标签主要由天线、射频收发、微处理器与电源部分组成，有源标签通过电池获得能量，被动向传感器发射控制信号，标签中集成了低功耗微控制器，控制射频收发部分驱动天线来完成信号的通信。电子标签可以采用标签与传感器连接或者集成了传感器的电子标签。

本实用新型具有如下有益效果：运行稳定、可靠，使用方便，测量数据准确，耗能低，采集数据快速，且便于收集与汇总数据。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中农田信息采集点机构的结构示意图；

图3为本实用新型中电子标签的工作状态示意图；

图4为本实用新型中带有读卡器的无人机的结构示意图。

附图标记：1-农田信息采集点机构；2-带有读卡器的无人机；3-网络塔；4-运营服务器；5-人机界面。

具体实施方式：

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参看图1-图4，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含农田信息采集点机构1、带有读卡器的无人机2、网络塔3、运营服务器4、人机界面5，农田信息采集点机构1通过无线网络与带有读卡器的无人机2连接，带有读卡器的无人机2通过无线网络与网络塔3连接，网络塔3通过网络与运营服务器4连接，运营服务器4通过光纤与人机界面5连接，所述的农田信息采集点机构1包含土壤养分传感器与电子标签，带有读卡器的无人机2包含机载传感器、微控制系统、摄像机、机载飞行系统、机载定位系统、读写器。

所述的电子标签分为有源标签与无源标签，有源电子标签由电池供电，传输距离远，有益于室外远距离进行，无源标签需要进行耦合获取能量，信号强度弱，电子标签的MCU定时控制传感器，对传感器数据进行采集，应用方案采用有源标签，电子标签主要由天线、射频收发、微处理器与电源部分组成，有源标签通过电池获得能量，被动向传感器发射控制信号，标签中集成了低功耗微控制器，控制射频收发部分驱动天线来完成信号的通信。本方案中的电子标签可以采用标签与传感器连接或者集成了传感器的电子标签。

有源电子标签的工作状态：

该工作机制中定义了四种工作状态：数据传输态、通道查询态、休眠态、半休眠态。

数据传输态：建立了与读写器的有效连接，实现数据传输。

通信查询态：指在标签被某事唤醒后，查询信道上是否有有效的读写器信号。

深度睡眠态：是指除定时器外，标签的所有部件都停止工作以降低功耗的状态。

半休眠态：当标签与读写器正在进行通信时，在信道上与其他标签发来的信号发生碰撞，数据在信道上面发生冲突，标签这时会自动处于休眠状态，但是其定时器仍在工作，信道上标签也重复查询是否冲突，所以定义为半休眠状态。

大多数情况下，为降低功耗、减少辐射，标签处在休眠态。此时，标签所有的功能模块除核心部分(MCU)都处于停止工作的状态。当定时器的计数达到标签的唤醒条件时，进入通道查询态，查询唤醒数据传送通道，同时接收相应设备指令信息。标签对接收的指令进行校验，校验到正确指令后，处理其指令，检测信道，并得知数据可以发送，将结果送回到上一级设备。发现有碰撞则进入防碰撞机制，继续发送，直至成功或超时。然后进入睡眠，等待下一周期继续工作。当标签进入数据通信状态后，会按照读写器的命令，传送相应的信息给读写器。当读写器阅读成功后，标签就又会回到前面的深度睡眠状态，等待下一次再被唤醒。由于应用的频段可能并非RF独占，因此必须考虑到与其他的短距离无线设备的兼容。一般较为简单的办法如缩短通信时间，这是在信道查询和通信状态要注意的。查询状态要求链路建立的时间要很短，通信状态中要求数据传输的时间要短；信号重传，即返回信道查询状态试图再次建立通信。

无人机的稳定飞行控制系统：机载传感器主要部分：陀螺仪传感器、加速度计传感器、电子罗盘传感器等；机载飞行系统主要部分：4个螺旋桨、遥控、机调速器、无刷电机等；机载定位系统：GPS，里程仪，蓝牙等；首先微处理器对陀螺仪、滤波电路和加速度计构成的传感器组进行告诉A/D采样后，通过卡尔曼滤波器对传感器数据进行补偿和信息融合，得到准备的姿态角度信号，此角度信号再通过PID控制器运算，输出给电子调速专程PWM信号，进而对电机进行控制。其中，加速度计测量物体的线性加速度，加速度计的输出值与倾角呈非线性关系，随着倾角的增加而表现为正弦变化，对加速度计的输出进行反正弦处理得到倾角值，再通过陀螺仪稳定测量角加速度值，由于温度变化、不稳定力矩等因素，陀螺仪会产生漂移误差，这时使用电子罗盘进行补偿，可以达到控制飞机稳定飞行的目的。机载定位系统可以控制飞机不脱离预定轨道进行飞行。这样摄像机可以得到想要的高清影响，通过无线3G/GPRS/WIFI传输到大型运营服务器。

读写器部分：读写器内部也包含了MCU单元与射频模块，但是读写器是直接和远程计算机相连接的，本方案中读写器要要完成数据的及时处理，首先一直向位置标签发送指令，让其应答最近的电子标签，还要接收电子标签传来的信息，所以设计了双通道射频通信系统，从而大大加快了信息采集和读取的时间，完成数据的收发，并将数据传送给远程计算机进行处理。读写器中包含了GPRS、rs232等接口或电路，负责与基站、无人机稳定飞行控制系统进行通信，将计算机的指令进行解析，合乎协议的指令将被执行，同时下发给电子标签，电子标签与传感器交互之后，将数据通过射频传输模块返还给读写器MCU，MCU对数据进行数据处理，并送到远程计算机中心。读写器工作原理：读写器通过RS232\GPRS接收等返回信息，它起着将标签系统与公网间的桥梁作用，服务器/PC/微控制系统将指令通过RS232\GPRS等发给读写器，标签系统按照企业标准协议解析数据，按需求返回结果或通过射频电路向标签发送指令，电子标签和读写器之间通过射频信道交互信息，读写器得到正确结果，通过RS232/GPRS等返回信息给监控中心。

高清图像以及采集点数据传输：无人机稳定飞行控制系统把采集到的高清图像通过串行口传送给读写器，读写器将图像与电子标签传来的采集点的数据一起通过GPRS/WIFI/3G发送给大型运营服务器，进而在计算机终端可以获取传感器数据以及清晰的高清画面。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.无人机农田信息采集装置，其特征在于它包含农田信息采集点机构(1)、带有读卡器的无人机(2)、网络塔(3)、运营服务器(4)、人机界面(5)，农田信息采集点机构(1)通过无线网络与带有读卡器的无人机(2)连接，带有读卡器的无人机(2)通过无线网络与网络塔(3)连接，网络塔(3)通过网络与运营服务器(4)连接，运营服务器(4)通过光纤与人机界面(5)连接，所述的农田信息采集点机构(1)包含土壤养分传感器与电子标签，带有读卡器的无人机(2)包含机载传感器、微控制系统、摄像机、机载飞行系统、机载定位系统、读写器。

2.根据权利要求1所述的无人机农田信息采集装置，其特征在于所述的电子标签主要由天线、射频收发、微处理器与电源部分组成。