CN205899390U - 农林植保无人机自动飞行控制系统 - Google Patents
农林植保无人机自动飞行控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205899390U CN205899390U CN201620857101.5U CN201620857101U CN205899390U CN 205899390 U CN205899390 U CN 205899390U CN 201620857101 U CN201620857101 U CN 201620857101U CN 205899390 U CN205899390 U CN 205899390U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control
- module
- unit
- control unit
- data transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本实用新型涉及一种农林植保无人机自动飞行控制系统，包括飞行姿态数据模块、导航定位模块、控制模块和数据传输模块，飞行姿态数据模块包括传感器单元和A/D转换单元，所述导航定位模块包括GPS/GPRS接收单元和高度传感器，所述控制模块包括第一控制单元、第二控制单元和用于第一控制单元和第二控制单元之间通信的数据传输单元，所述飞行姿态数据模块和导航定位模块分别将采集的数据传输至第一控制单元和第二控制单元，所述数据传输模块采用无线传输单元，无线传输单元连接控制模块，实现控制模块与地面控制中心之间的无线通信。该系统可保证飞行控制系统的可靠性和安全性，提高无人机在复杂环境下的高精度定位服务能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机控制技术领域，特别涉及一种农林植保无人机自动飞行控制系统。
背景技术
近年来随着无人机技术的快速发展，无人机在测绘、农林植保、航拍等民用领域得到了广泛应用，推动了相关行业的变革和二次发展。植保作为农林种植的一个重要的环节，也是农林生产的关键，传统的人工植保方式由于人力成本攀升、作业效率低、作业时间控制难度大等一系列问题，已经无法满足我国农林大规模化发展的需求。特别是一些大型的农场和承包户，在农村劳动力短缺的情况下，如何快速、高效地进行农林植保已经成为了其在农林生产中面临的一个重要难题。农林植保无人机凭借其高效、精准的快速作业方式，成为了解决这一问题的有效方式，近年来凭借其低成本、高效率的特点在农林植保领域得到了快速的应用和发展。目前，随着对无人机功能需求不断增加，对无人机飞行所执行任务的要求越来越复杂，使飞行控制系统变的越来越复杂，从而出现故障频率也越来越高，而飞行控制系统一旦发生故障，那么极有可能发生坠机事件，造成很大损失。另外，目前无人机定位大多是基于GPS定位系统进行设计和开发的，在实际应用中，特别是一些山区的植保作业中，由于环境复杂，GPS定位系统通常很难提供稳定、精准的定位服务，导致作业飞行风险和无人机操控难度增大，严重地限制了植保无人机作业。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有无人机控制系统在定位、导航及安全上所存在的上述技术问题，提供一种农林植保无人机自动飞行控制系统，可保证飞行控制系统的可靠性和安全性，提高无人机在复杂环境下的高精度定位服务能力。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了一种农林植保无人机自动飞行控制系统，包括飞行姿态数据模块、导航定位模块、控制模块和数据传输模块，所述飞行姿态数据模块包括传感器单元和A/D转换单元，用于采集和处理无人机的飞行姿态数据并传输至控制模块，所述导航定位模块包括GPS/GPRS接收单元和高度传感器，用于接收GPS/GPRS位置信息和高度信息并传输至控制模块，所述控制模块包括第一控制单元、第二控制单元和用于第一控制单元和第二控制单元之间通信的数据传输单元，所述飞行姿态数据模块和导航定位模块分别将采集的数据传输至第一控制单元和第二控制单元，所述数据传输模块采用无线传输单元，无线传输单元连接控制模块，实现控制模块与地面控制中心之间的无线通信。
上述技术方案中，进一步地，所述第一控制单元和第二控制单元均采用S3C2440处理器，所述数据传输单元采用双端口IDT70V24存储芯片。
上述技术方案中，进一步地，所述传感器单元包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁场传感器和测距传感器。
上述技术方案中，进一步地，还包括图像采集模块，所述图像采集模块包括摄像单元和图像数据传输单元，图像数据传输单元连接摄像单元将采集的图像数据传输至地面控制中心。
本实用新型所具有的有益效果：
1)采用两个控制单元对无人机进行控制，当其中一个控制单元出现故障时，系统自动进行故障的诊断和隔离，并由另一个控制单元进行控制，提高了无人机控制系统的可靠性和安全性；
2)采用GPS/GPRS模块对无人机的GPS位置信息和LBS位置信息进行融合处理，相比于只采用GPS位置信息进行定位具有更好的精度和稳定性，从而实现对无人机的精确控制和自动导航。
3)无人机的飞行数据和图像数据采用单独的数据传输单元，将各自数据传输至地面控制中心，保证了图像数据的及时传输，实现拍摄画面实时传输和播放，同时单独传输可减轻系统控制单元的工作量，提高对无人机飞行姿态与定位数据处理的控制速度和精度。
附图说明
图1是本实用新型结构框图。
图2是本实用新型第一控制单元与第二控制单元之间控制转换原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所述，为本实施例中农林植保无人机自动飞行控制系统机构框图，该飞行控制系统包括飞行姿态数据模块、导航定位模块、控制模块和数据传输模块，所述飞行姿态数据模块包括传感器单元和A/D转换单元，用于采集和处理无人机的飞行姿态数据并传输至控制模块，所述导航定位模块包括GPS/GPRS接收单元和高度传感器，用于接收GPS/GPRS位置信息和高度信息并传输至控制模块，所述控制模块包括第一控制单元、第二控制单元和用于第一控制单元和第二控制单元之间通信的数据传输单元，所述飞行姿态数据模块和导航定位模块分别将采集的数据传输至第一控制单元和第二控制单元，所述数据传输模块采用无线传输单元，无线传输单元连接控制模块，实现控制模块与地面控制中心之间的无线通信。
本实施例中传感器单元采用三轴加速度计和三轴陀螺仪配合对无人机的飞行状态数据进行采集。其中，三轴加速度计采用SCA3060三轴加速度芯片，其具有±2g的测量范围，3.0-3.6V的电源范围，16位的SPI数据接口，0.001g的分辨率以及7.6*3.3*8.6的小封装结构。三轴加速度计测量实时重力加速度以修正陀螺仪积分得到的俯仰角和滚转角，同时输出三轴加速度和角速度。所述三轴陀螺仪采用三片ADI公司的ADXRS450单轴角速率陀螺仪，三片陀螺仪采用正交安装，采集机体三个方向的角速率。采用测距传感器采集无人机在飞行过程中与障碍物之间的距离信息，以规划飞行线路，提前避开障碍物。采用磁场传感器测量地磁场用于修正偏航角的漂移，本实施例中，采用的是霍尼韦尔公司的HMC5883L磁传感器，其集成三轴磁传感器，自带12位分辨率的ADC，通过ⅡC接口输出相互正交的三轴数字量。
该系统将传感器单元采集的信号进行调理、转换后分别送入控制模块中的第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元和第二控制单元分别对采集的数据进行分析；其中，第一控制单元设置为主控制，第二控制单元设置为辅控制。系统中第一控制单元和第二控制单元均采用SAMSUNG公司的S3C2440处理器，其主频可达400MHz，外扩64MB的SDRAM作为内存，8路12位的A/D、D/A模块完成模拟量与数字量的转换，7路串口通信可完成RS232、RS422、RS485不同标准的任务设备与处理器之间的通信，30路离散量I/O可设置输入输出。
系统控制模块中的第一控制单元和第二控制单元之间采用双端口RAM实现控制单元之间的通信。双端口RAM是一种高速的并行传输芯片，具有两套I/O口和竞争裁决电路，可以同时联接两个控制单元，通过双端口RAM可以实现双处理器之间通信。本实施例中，数据传输单元采用双端口RAM芯片IDT70V24作为第一控制单元与第二控制单元的共享存储器，实现主控模块中两个控制单元之间的通信。
由于传感器单元中各传感器采集的数据均为模拟信号，通过各传感器的外围电路对模拟信号进行滤波处理后，需要经过A/D转换单元将模拟信号转换为数字信号后才能输入主控制模块。本实施例中A/D转换单元采用ADC128S052芯片，其具有8路A/D通道，分辨率为12位。ADC128S052芯片通过SPI总线与S3C2440处理器连接，SPIMOSI接口为S3C2440处理器的数据输出，SPIMISO接口为S3C2440处理器的数据输入，SPICLK为时钟信号，nSS0为使能信号，由S3C2440处理器控制。
系统的导航定位模块采用GPS/GPRS接收单元和高度传感器，其中GPS/GPRS接收单元采用华为的mu609GPS/GPRS模块，mu609GPS/GPRS模块是一种GPRS通信控制模块，可以实现对GPS和GPRS信号的接收和基于GSM移动网络进行通信，系统中主要是利用该模块的串口对模块进行控制，控制模块读取GPS和GPRS的位置信息。该高度传感器用于对无人机的高度数据进行采集，本实施例中采用基于MS5540C的高度传感器，通过对气压和温度信息的采集，计算无人机所在的位置海拔高度。
在无人机与地面控制中心进行数据传输时，只能通过无线传输的方式，系统中无人机飞行姿态与位置数据通过无线传输单元传输到地面控制中心，本实施例中无线传输单元采用SV6500无线传输芯片，其传输速率可达1MB/s，能够很好地满足控制模块与地面控制中心之间的无线通信要求。
系统采用图像采集模块对监测区域内的情况进行实时拍摄，图像采集模块包括摄像头和图像数据传输单元，图像数据传输单元连接摄像单元将采集的图像数据传输至地面控制中心。图像数据传输单元直接将摄像头采集的影像数据无线传输至地面控制中心，本实施例中图像数据传输单元采用1.2/1.3G 7000mW无线图传模块，其最远距离可达8km，并且具有高速的传输速率，可实现将摄像头采集的影像数据实时传输到地面控制中心。
如图2为第一控制单元与第二控制单元之间控制转换原理框图，该系统中的第一控制中心和第二控制中心同步接收输入信息，通过双端口RAM相互通信，定时互检校验处理结构，两者接收的数据不一致时则表示其中之一存在故障，此时第一控制单元和第二控制单元分别进行故障诊断和故障定位，如果第一控制单元未出现故障则默认第一控制单元对系统进行控制；当检测到第一控制单元发生故障则由第二控制单元对系统进行控制，从而保证该控制系统的可靠性和安全性。
系统中控制模块根据采集的无人机飞行姿态数据和位置信息，对无人机的电机进行控制，从控制模块输出的数字信号需要通过D/A转换电路转换为模拟信号后，通过电机驱动单元实现对电机的控制，最终达到对无人机进行控制的目的。这里的D/A转换电路采用TI公司的DAC7678芯片，具有8路D/A通道，分辨率为12位，DAC7678芯片与S3C2440处理器之间通过I2C总线连接。
本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.农林植保无人机自动飞行控制系统，其特征在于：包括飞行姿态数据模块、导航定位模块、控制模块和数据传输模块，所述飞行姿态数据模块包括传感器单元和A/D转换单元，用于采集和处理无人机的飞行姿态数据并传输至控制模块，所述导航定位模块包括GPS/GPRS接收单元和高度传感器，用于接收GPS/GPRS位置信息和高度信息并传输至控制模块，所述控制模块包括第一控制单元、第二控制单元和用于第一控制单元和第二控制单元之间通信的数据传输单元，所述飞行姿态数据模块和导航定位模块分别将采集的数据传输至第一控制单元和第二控制单元，所述数据传输模块采用无线传输单元，无线传输单元连接控制模块，实现控制模块与地面控制中心之间的无线通信。
2.根据权利要求1所述的农林植保无人机自动飞行控制系统，其特征在于：所述第一控制单元和第二控制单元均采用S3C2440处理器，所述数据传输单元采用双端口IDT70V24存储芯片。
3.根据权利要求1所述的农林植保无人机自动飞行控制系统，其特征在于：所述传感器单元包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁场传感器和测距传感器。
4.根据权利要求1所述的农林植保无人机自动飞行控制系统，其特征在于：还包括图像采集模块，所述图像采集模块包括摄像单元和图像数据传输单元，图像数据传输单元连接摄像单元将采集的图像数据传输至地面控制中心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620857101.5U CN205899390U (zh) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | 农林植保无人机自动飞行控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620857101.5U CN205899390U (zh) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | 农林植保无人机自动飞行控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205899390U true CN205899390U (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=57781481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620857101.5U Expired - Fee Related CN205899390U (zh) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | 农林植保无人机自动飞行控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205899390U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106989773A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-28 | 浙江大学 | 一种姿态传感器及姿态更新方法 |
| CN107272726A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-10-20 | 上海拓攻机器人有限公司 | 基于无人机植保作业的作业区域确定方法及装置 |
| CN109383834A (zh) * | 2017-08-04 | 2019-02-26 | 上海裕芮信息技术有限公司 | 一种农业植保无人机的监测系统 |
| WO2019157900A1 (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 广州极飞科技有限公司 | 一种飞行姿态控制方法及装置、飞行控制系统 |
| CN110308681A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-08 | 中国农业大学 | 一种植保无人机作业参数检测方法与系统 |
-
2016
- 2016-08-09 CN CN201620857101.5U patent/CN205899390U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106989773A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-28 | 浙江大学 | 一种姿态传感器及姿态更新方法 |
| CN106989773B (zh) * | 2017-04-07 | 2019-07-16 | 浙江大学 | 一种姿态传感器及姿态更新方法 |
| CN109383834A (zh) * | 2017-08-04 | 2019-02-26 | 上海裕芮信息技术有限公司 | 一种农业植保无人机的监测系统 |
| CN107272726A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-10-20 | 上海拓攻机器人有限公司 | 基于无人机植保作业的作业区域确定方法及装置 |
| WO2019157900A1 (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 广州极飞科技有限公司 | 一种飞行姿态控制方法及装置、飞行控制系统 |
| CN110308681A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-08 | 中国农业大学 | 一种植保无人机作业参数检测方法与系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205899390U (zh) | 农林植保无人机自动飞行控制系统 | |
| CN205281183U (zh) | 一种低空环境监测无人机系统 | |
| CN201000576Y (zh) | 无人机飞行控制系统 | |
| CN101515178B (zh) | 基于can总线的主从负担式余度无人飞机自动驾驶仪 | |
| CN102902278B (zh) | 一种基于can总线的无人机飞行控制系统 | |
| CN101694587B (zh) | 一种应用于微小型飞行器的集群控制系统 | |
| CN202423959U (zh) | 四旋翼无人机输电线路杆塔智能巡检系统 | |
| CN111045454B (zh) | 一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪 | |
| CN105547366A (zh) | 微小型无人机农作物信息获取与施肥灌溉指导装置 | |
| CN108008738A (zh) | 基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统 | |
| CN104842822A (zh) | 基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置 | |
| CN105988475B (zh) | 一种无人机农田信息采集系统 | |
| WO2018188171A1 (zh) | 无人机测绘、作业和监控联合工作方法及系统、计算机可读存储介质 | |
| EP3754302A1 (en) | Flight control and navigation integrated machine | |
| CN101561681B (zh) | 一种无人机的抗干扰实时数据采样系统 | |
| CN202771262U (zh) | 固定翼自动导航飞行控制系统 | |
| CN106802661A (zh) | 基于双控制器的多旋翼无人机控制系统 | |
| CN202331056U (zh) | 无人飞行器物理仿真试验平台机载测试系统 | |
| CN102968123A (zh) | 无人机自动驾驶仪 | |
| CN108965124A (zh) | 一种无人机控制系统 | |
| CN202939490U (zh) | 无人机自动驾驶仪 | |
| CN103383260A (zh) | 一种无人机导航系统及其合作导航系统 | |
| CN212341738U (zh) | 巡检飞行机器人与自动机巢信息交互系统 | |
| CN205427178U (zh) | 一种用于无人机精确导航的定位系统 | |
| CN205899387U (zh) | 无人机自动着陆控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170118 Termination date: 20210809 |