CN205581645U - 一种基于差分gps的植保无人机操控系统 - Google Patents

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李翔
杜强
李小珊
张勇
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Abstract

本实用新型公开了一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，包括无人机的机载设备和地面控制设备，所述机载设备包括飞行导航控制系统以及分别与飞行导航控制系统连接的机载数据通讯模块、差分GPS移动站；所述地面控制设备包括地面操作设备以及分别与地面操作设备连接的地面数据通讯模块、差分GPS基站，该地面数据通讯模块与机载数据通讯模块之间无线通讯，差分GPS基站通过无线网络与差分GPS移动站通信。本实用新型植保无人机操控系统使用了差分GPS设备，实现植保无人机在厘米级的定位精度，从而提高了无人机自主航线跟踪飞行的精度，保证了农药喷洒的精确性和有效的防治结果。

Description

一种基于差分GPS的植保无人机操控系统
技术领域
本实用新型涉及农业植保无人机领域，特别是涉及一种基于差分GPS的植保无人机操控系统。
背景技术
植保无人机是一种新型农林植保设备。它由无人机携带喷洒设备，应用于对农田、林地和城市绿化地的农药植保喷洒任务。植保无人机在我国尚属起步阶段，但是它带来的新型喷洒方式在效率上是传统喷洒方式的50倍以上，减少农药40%的用量，同时降低60%的土壤农残，在喷洒过程中节水98%。因而植保无人机具有广泛的市场价值。
尽管植保无人机具备诸多的优点，但是目前仍未广泛应用开来。究其原因，就是植保无人机目前的操控主要依靠人工的手动遥控。这种操控方式需要植保无人机操作人员具有长期的操控经验，同时施药效果容易受到人为因素的影响。在植保无人机使用了气压计或者超声波等定高模块，以及GPS位置测量模块后，植保无人机的操作难度得以降低。但是这些手段的位置测量精度仅能达到几米以内，造成了植保无人机在喷药过程中的漏喷和错喷问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于差分GPS的植保无人机操控系统。
本实用新型采用的技术方案是：
一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，包括无人机的机载设备和地面控制设备，所述机载设备包括飞行导航控制系统以及分别与飞行导航控制系统连接的机载数据通讯模块、差分GPS移动站；所述地面控制设备包括地面操作设备以及分别与地面操作设备连接的地面数据通讯模块、差分GPS基站，该地面数据通讯模块与机载数据通讯模块之间无线通讯，差分GPS基站通过无线网络与差分GPS移动站通信。
进一步，所述飞行导航控制系统包括微型处理器以及分别与微型处理器连接的陀螺仪、加速度计、气压计、磁罗盘、红外线传感器、超声波传感器、激光传感器和光流传感器。
其中，所述地面操作设备为PC机、笔记本电脑、平板电脑或者智能手机中的一种。
本实用新型的有益效果：
本实用新型植保无人机操控系统使用了差分GPS设备，实现植保无人机在厘米级的定位精度，从而提高了无人机自主航线跟踪飞行的精度，保证了农药喷洒的精确性和有效的防治结果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在附图说明前提下，获得的其他设计方案和附图：
图1是本实用新型植保无人机操控系统的原理图；
图2是植保无人机的喷洒航线示例图。
具体实施方式
参照图1所示，为本实用新型的一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，包括无人机的机载设备1和地面控制设备2，机载设备1安装在植保无人机上。
机载设备1包括飞行导航控制系统11以及分别与飞行导航控制系统11连接的机载数据通讯模块12、差分GPS移动站13；其中，飞行导航控制系统11以微型处理器111为核心，它连接着陀螺仪112、加速度计113、气压计114、磁罗盘115、红外线传感器116、超声波传感器117、激光传感器118和光流传感器119等传感器，这些传感器的测量数据供微型处理器111计算出植保无人机的实时状态。
地面控制设备2包括地面操作设备21以及分别与地面操作设备21连接的地面数据通讯模块22、差分GPS基站23，该地面数据通讯模块22与机载数据通讯模块12之间无线通讯，它们之间的无线通讯链路采用2.4GHz、433MHz、900MHz电台中的一种，机载数据通讯模块12接收地面数据通讯模块22发送的控制指令，并且将该控制指令发送给飞行导航控制系统11。飞行导航控制系统11会根据接收到的控制指令和实时状态，自动调整植保无人机的飞行以达到控制指令的要求。
而差分GPS移动站13通过无线网络与差分GPS基站23进行通信。差分GPS基站23发送载波相位信息和基站坐标信息给差分GPS移动站13，差分GPS移动站13接收GPS卫星的载波相位和来自于差分GPS基站23的信息，组成相位差分观测值进行实时处理。接下来，差分GPS移动站13将相对于差分GPS基站23的位置信息传送给飞行导航控制系统11。
飞行导航控制系统11连接机载数据通讯模块12，将植保无人机的实时状态，包括：位置、高度、平动速度、平动加速度、转动速度、转动角速度、控制模式、飞行时间等数据，以及传感器的测量数据传输给机载数据通讯模块12。机载数据通讯模块12建立与地面数据通讯模块22的无线通讯，将上述状态信息和测量数据发送给地面数据通讯模块22。
地面数据通讯模块22连接地面操作设备21，将接收到的植保无人机状态数据和传感器测量数据传输给地面操作设备21。
地面操作设备21是PC机、笔记本电脑、平板电脑或者智能手机中的一种。地面操作设备21连接差分GPS基站23，获得差分GPS基站23的位置信息。地面操作设备21上运行地面站软件，该软件以友好的方式显示接收到的植保无人机的状态信息和机载传感器的测量数据。同时，该软件上可以设置植保无人机的喷洒航线。图2显示了喷洒航线的水平面图，喷洒航线的设计参考坐标系以差分GPS基站23的位置为中心，喷洒航线的高度以差分GPS基站23的高度为水平面。
在地面站软件上设计好喷洒航线后，航线位置信息通过地面数据通讯模块22上传给机载数据通讯模块12，最后到达飞行导航控制系统11。在植保无人机喷洒飞行的过程中，飞行导航控制系统11将差分GPS移动站13测量的无人机位置与预先设定好的航线位置进行比较，根据两者的误差来调整植保无人机的飞行，以实现植保无人机沿预先设定的航线自动飞行来完成喷洒任务。
以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，包括无人机的机载设备和地面控制设备，其特征在于：所述机载设备包括飞行导航控制系统以及分别与飞行导航控制系统连接的机载数据通讯模块、差分GPS移动站；所述地面控制设备包括地面操作设备以及分别与地面操作设备连接的地面数据通讯模块、差分GPS基站，该地面数据通讯模块与机载数据通讯模块之间无线通讯，差分GPS基站通过无线网络与差分GPS移动站通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，其特征在于: 所述飞行导航控制系统包括微型处理器以及分别与微型处理器连接的陀螺仪、加速度计、气压计、磁罗盘、红外线传感器、超声波传感器、激光传感器和光流传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于差分GPS的植保无人机操控系统，其特征在于:所述地面操作设备为PC机、笔记本电脑、平板电脑或者智能手机中的一种。
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