CN211167411U - 一种无人机喷洒实时防漂移系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的一种无人机喷洒实时防漂移系统，包括机载端和地面端，机载端设有GPS定位器和无线通讯模块，与发动机、伺服机构、地面喷洒系统通信连接，进而控制旋翼和喷洒作业方案；地面端设有气象监测装置和RTK基站，利用差分系统实时将修正的地理信息传输到机载端，保证了GPS点定位的准确度；该装置能够根据传感器测得的环境因素，结合当前喷洒方案自适应调整飞机偏移量，进而实时改变航线进行精准作业，从而有效地杜绝重喷和漏喷现象。
Description
技术领域
本实用新型属于飞行设备领域，尤其涉及一种无人机喷洒实时防漂移系统。
背景技术
精准农业和当前对农药作业要求越来越高，对农林作业的喷洒精度要求也相应提高，在病虫害防治中，需要杜绝重喷、漏喷等作业缺陷。现有产品在农林喷洒时虽然可以做到精准喷洒、变量喷洒，但是在实际作业过程中影响喷洒效果的因素有很多，包括地理位置、地理环境、风速、温度等。如图1所示，飞机按一定的方向漂移并在空中进行农林喷洒。当飞机正常作业（即，喷洒区域无风或其他因素干扰）且定位在GPS 定位点时，无人机的农林喷洒区域对应为Z1。若风向和风速发生变化，农药有向Z2区域漂移趋势。如果此时不对无人机的位置进行修正，将会使得无人机实际喷洒的区域变为Z2。这样一来，就会出现漏喷区域Z3和重喷区域Z4。在这种情况下，就不能从根本上保证喷洒作业的质量，导致重喷、漏喷等问题时有发生，甚至农药会飘散到相邻田地、鱼塘，给他人财产造成损失。
当前无人机作业均无法实时进行防漂移修正，目前修正方式主要有：（1）提前设定好喷幅后自动喷洒，根据飞行速度变化自动调整喷洒流量大小；（2）根据天气、田地环境等情况靠经验自行调整飞机位置。
然而，目前两种方式都不能实现飞机随风速的变化自行修正飞机位置。即使能修正位置但也只能让飞机回到原航线位置点，不能根据风速变化自动测算需漂移的距离，来保证不会漏喷、重喷。
实用新型内容
发明目的：本实用新型针对现有的技术存在的上述问题，提供一种用于实时监控气象参数和喷洒液量进而动态改变航线进行精准作业的无人机喷洒实时防漂移系统。
技术方案：本实用新型的一种无人机喷洒实时防漂移系统，包括机载端和地面端；所述机载端包括无人机本体、机载控制器、以及与机载控制器通信连接的发动机、机载信号传送模块和地面喷洒系统；所述地面喷洒系统包括至少一个喷淋头、流量传感器、颗粒传感器和药物余量传感器；所述地面端包括地面控制器、以及与地面控制器通信连接的风速监测装置、风向监测装置、RTK基站、地面信号传送模块。
进一步的，所述无人机本体设有伺服控制器，伺服控制器分别与发动机、一个或多个旋翼通信连接。
本实用新型所述的无人机本体至少包括主旋翼系统、发动机总成、传动总成、飞控箱总成、油箱总成、尾管总成、起落架总成、机身外罩、供电系统、传感器、飞控计算机、执行机构、测控分系统等必要的结构，为了实现对风力环境更精准的监控，所述无人机本体的旋翼包括一个主旋翼和一个尾旋翼，所述伺服控制器同时与主旋翼和尾旋翼通信连接。本实用新型所述的RTK基站全称为实时动态差分基站，该基站将当前位置的差分数据发往机载端GPS，可实现厘米级精准定位。从而保障无人机的高精度轨迹飞行，避免因飞行轨迹偏差而导致的重喷、漏喷现象。
进一步地，所述机载信号传送模块和地面信号传送模块各设有用于实现无线通讯的ZigBee通信模块。该通讯模块要求满足农业喷洒作业并具备可靠的传输能力。优选带宽不小于100kbps，理论通信距离不小于2km，能够满足机载信号传送模块和地面信号传送模块的通信要求。
所述无人机喷洒实时防漂移系统用于将采集到的风速监测装置、风向监测装置、RTK基站数据实时传输给机载端。所述风速监测装置和风向监测装置可以是独立的两个气象监测装置，也可以是一体化的产品。
进一步地，所述机载信号传送模块还设有GPS定位器。所述GPS定位器包括但不限于北斗系列的天宝、诺瓦泰等导航产品。
进一步地，所述颗粒传感器包括具有用于图形识别颗粒物的摄像头模块。通过摄像头采集药液喷洒与农作物的图像信息，进行图像处理，计算药液雾滴颗粒的大小。从而根据药液的颗粒大小与风速风向，推算药液的漂移距离，为无人机轨迹补偿提供基础。
进一步地，所述药物余量传感器为浮球式液位传感器。该传感器可实时监控药液流量，在药液较少时及时返航加药。避免因药液较少，导致喷洒流量不稳定，造成漏喷等现象。
有益效果：本实用新型基于RTK基站，利用差分系统实时将修正的地理信息传输到机载端，保证了GPS点定位的准确度；该装置能够根据传感器测得的环境因素，结合当前喷洒方案自适应调整飞机偏移量，进而实时改变航线进行精准作业，从而有效地杜绝重喷和漏喷现象。
附图说明
图1为背景技术中无人机空中喷洒受风力干扰的模拟示意图；
图2是本实用新型的系统框架示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步说明。
实施例1
一种无人机喷洒实时防漂移系统，包括机载端和地面端；
机载端包括无人机本体、主旋翼1、尾旋翼2、伺服控制器3、机载控制器4、发动机5、机载信号传送模块6、地面喷洒系统，机载控制器4分别与发动机5、机载信号传送模块6和地面喷洒系统通信连接，伺服控制器分别与发动机5、主旋翼1和尾旋翼2通信连接。
地面喷洒系统包括组装于无人机本体上的储液装置、输液管路、以及至少一个喷淋头。储液装置内选用基于图形识别颗粒物的Risym ov7670摄像头模块作为颗粒传感器7，通过摄像头采集药液喷洒与农作物的图像信息，进行图像处理，计算药液雾滴颗粒的大小。从而根据药液的颗粒大小与风速风向，推算药液的漂移距离，为无人机轨迹补偿提供基础。另选用东海牌浮球式液位传感器8，型号：S1A1，货号DH0822。该传感器可实时监控药液流量，在药液较少时及时返航加药。避免因药液较少，导致喷洒流量不稳定，造成漏喷等现象。流量传感器9设于输液管路上，可配合必要的阀门进行控制。机载信号传送模块还设有GPS定位器14，本实施中选用诺瓦泰617D定位系统。
地面端包括地面控制器10、风速监测装置、风向监测装置、RTK基站2、地面信号传送模块3，其中，地面信号传送模块3分别与风速监测装置、风向监测装置、RTK基站2通信连接。无人机喷洒实时防漂移系统用于将采集到的风速监测装置、风向监测装置、RTK基站2数据实时传输给机载端。风速监测装置和风向监测装置可以是独立的两个气象监测装置，也可以是一体化的产品。本实施例优选华控HSTL-CSBQXZ风速风向传感器11同时进行风速和风向监测，其工作电压9-24V，接口为485通信，脉冲信号4-20mA，华控兴业制造，生产批号0001。风速测量范围0-10m/s，测量精度0.2m/s。风向测量范围1-360°，精度1°。
RTK基站2至少应当包括卫星接收机板卡和通信模块，将当前位置的差分数据发往机载端GPS，可实现厘米级精准定位。从而保障无人机的高精度轨迹飞行，避免因飞行轨迹偏差而导致的重喷、漏喷现象。
机载信号传送模块和地面信号传送模块各设有用于实现无线通讯的ZigBee通信模块。本实施例中，优选用DIGI公司生产的Xbee-Pro 900HP设备。该设备功耗250mW，带宽200kbps，理论通信距离可达45km。地对地无遮挡情况下，实测其有效通信距离约5km，能够满足机载信号传送模块和地面信号传送模块的通信要求。
Claims (7)
1.一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于，包括机载端和地面端；
所述机载端包括无人机本体、机载控制器、以及与机载控制器通信连接的发动机、机载信号传送模块和地面喷洒系统；
所述地面喷洒系统包括至少一个喷淋头、流量传感器、颗粒传感器和药物余量传感器；
所述地面端包括地面控制器、以及与地面控制器通信连接的风速监测装置、风向监测装置、RTK基站、地面信号传送模块。
2.根据权利要求1所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述无人机本体设有伺服控制器，伺服控制器分别与发动机、一个或多个旋翼通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述机载信号传送模块和地面信号传送模块各设有用于实现无线通讯的ZigBee通信模块。
4.根据权利要求3所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述机载信号传送模块还设有GPS定位器。
5.根据权利要求2所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述无人机本体设有一个主旋翼和一个尾旋翼，所述伺服控制器同时与主旋翼和尾旋翼通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述颗粒传感器包括具有用于图形识别颗粒物的摄像头模块。
7.根据权利要求1所述的一种无人机喷洒实时防漂移系统，其特征在于：所述药物余量传感器为浮球式液位传感器。
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