CN110618695A - 植保无人机地面站及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植保无人机地面站，主要包括以下三个模块，分别为数据传输，数据显示和数据存储；所述的数据传输，用于地面站和无人机联系；所述的数据显示，包括飞行参数显示、地图上飞行实时显示和航迹规划显示三个显示模块；所述的数据存储，将各个时刻的信息存储起来。本发明提供的植保无人机地面站及其工作方法，便于操作人员可以实时观察飞机的飞行情况；在无人机执行任务之前，航迹规划模块可以通过预设航点规划出完整的航迹；能将无人机飞行过程中的各种飞行数据进行存储，并可通过手持测绘设备将采集的农田信息存储到地面站软件。

Description

植保无人机地面站及其工作方法

技术领域

本发明涉及到无人机技术相关领域，具体而言，涉及到植保无人机地面站及其工作方法。

背景技术

无人机技术的研发涉及的学科非常广泛，其中包括电子通信、飞行控制、空气动力、传感器技术等各种，具有多种学科交叉、技术前瞻等特点。

植保无人机在飞行中执行任务的过程，并不是纯粹的“无人”操控，其实是在地面控制人员的监测和引导下，对植保无人机进行实时的监控，并对其上传控制指令，调整其飞行状态，来完成预定的喷洒任务。任何时刻植保无人机都离不开地面监控***的保障和支持，由于地面监管人员主要是农民或者农业技术员，故植保无人机地面站的设计，不用太繁琐，功能不需要太多，只要最基本的设置，能完成喷洒作业即可。

发明内容

本发明提供了一种植保无人机地面站及其工作方法，主要用于农民或者农业技术员在操作植保无人机进行喷洒作业时，利用地面站对植保无人机的飞行状况进行监控，并提取相关数据资料，以便更好的完成喷洒作业。

植保无人机地面站，主要包括以下三个模块，分别为数据传输，数据显示和数据存储；所述的数据传输，用于地面站和无人机联系；

所述的数据显示，包括飞行参数显示、地图上飞行实时显示和航迹规划显示三个显示模块；

所述的数据存储，将各个时刻的信息存储起来。

具体的，数据传输采用数传电台来实现植保无人机和地面站之间的通信，数传电台的主要特点是传输距离远和数据的稳定性好。通过MAVLink通信协议完成无人机和地面站间的数据交换。此协议是专为小型无人机制定的通信协议，它只含有由C语言编写的头文件，是一个轻量级的库文件。通过串口通信实现数据传输，下传的主要是无人机的各种飞行数据，上传的是航点信息和控制命令，本次设计中，开发平台为Qt，通过编程实现串口通信。

数据显示是指植保无人机首先通过无线链路通信将各种飞行参数传递给地面控制站，地面站则通过串口接受数据，按照之前预定的通信协议解析数据并显示在上位机上。能将植保无人机作业过程中的姿态、位置、状态等使用虚拟航空仪表直接显示数据以及波形，能较好的实现飞行数据的可视化。

数据存储***，可以记录植保无人机喷洒作业的相关记录，也可实现植保无人机飞行作业过程的回放。其中数据库用于保存重要飞行数据航点的经纬度、高度、速度等。这样可以在飞行结束后分析其飞行状态信息。另外数据回放模块主要实现飞行日志的回放，可以让植保无人机按以往飞行过程重新飞一次，便于研究改进飞行方案，以便于更好的完成喷洒作业。

还可以具备报警和自救模块，当遇到异常情况，能够发出报警提示或者具有自救功能。

该植保无人机地面站的工作方法，包括以下步骤：

采集地块信息：通过手持测绘仪获取地块的信息，需要采集的地理信息主要有两大类，一是地块的边界信息，采集地块的边界点；二是区域内存在的障碍物信息，确定障碍物信息后，在航迹规划过程中将其规避掉；

添加备注信息：对采集到的地块信息，增加备注信息；

地理信息导入地面站数据库：采集到的地块信息导入到地面站的数据库；

加载地块信息：用数据库的查找功能，来确定要作业的地块；

航迹规划：对加载出的地块，设置飞行信息后，按照设计的航迹规划算法，计算得到上传飞控的航迹。

本发明提供的植保无人机地面站及其工作方法，能够显示植保无人机的飞行数据，便于操作人员可以实时观察飞机的飞行情况；具备导航地图，便于操作人员可以实时观察飞机的飞行区域，且地图要有可以移动，放大和缩小等基本功能，而且可以进行航点绘制；在无人机执行任务之前，航迹规划模块可以通过预设航点规划出完整的航迹。具备数据存储，能将无人机飞行过程中的各种飞行数据进行存储，并可通过手持测绘设备将采集的农田信息存储到地面站软件。

附图说明

图1是本发明总体结构框图；

图2是本发明作业流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案。

图1是本发明的植保无人机地面站总体框图，植保无人机地面站主要有三大组成部分，分别是数据传输，数据显示和数据存储。其中数据传输是地面站和无人机联系的桥梁；数据显示又包括飞行参数显示，地图上飞行实时显示和航迹规划显示三个具体显示模块，数据存储是地面站分析和研究无人机必不可少的功能，虽然在显示界面上也能观察飞机飞行过程中的各种信息，但是显示实时的，后面的飞行信息会把前面的覆盖，只有将各个时刻的信息存储起来，才能更好的分析和研究飞机这次飞行的效果和遇到的问题。

图2是本发明的植保作业流程图，明确植保无人机地面站的整体工作流程和需要实现的具体功能，才能对对地面站需要包含的各个功能模块进行具体的分析：

采集地块信息：航迹规划是无人机全自动飞行的基础，进行航迹规划要事先知道农田的信息，通过手持测绘仪获取地块的信息，手持测绘仪选用美国天宝生产的GEO 7X高精度GPS，定位精度可达厘米级。需要采集的地理信息主要有两大类，一是地块的边界信息，采集地块的边界点；二是区域内存在的障碍物信息，如树、房屋、电线杆等，确定障碍物信息后，在航迹规划过程中将其规避掉。

添加备注信息：对采集到的地块信息，增加备注信息。如采集时间，这块地的主人叫什么名字，电话是多少，种植的是什么作物，这块地往年的病虫害情况等等，将其一一对应起来，方便存储到数据库，并便于后期查找地块信息。

地理信息导入地面站数据库：采集到的地块信息需要导入到地面站的数据库，便于后期的喷洒作业。因为对这块地可能要进行多次作业，如果可以存储到数据库中，多次作业仅需要一次测绘即可，需要作业时仅需要在数据库中将要喷洒的地块查找出来。选用MySQL数据库来存储地块信息。

加载地块信息：需要用到数据库的查找功能，来确定要作业的地块。设计的地面站可通过客户姓名或者电话查找，该客户已经测绘过的地块就可以加载出来了。

航迹规划：对加载出的地块，设置航点的高度，航线的间距，还有飞行速度和喷洒速度等信息后，按照设计的航迹规划算法，计算得到上传飞控的航迹。

通过以上植保无人机地面站***设计，能够更加适用于植保作业。

Claims (3)

1.植保无人机地面站，其特征在于，主要包括以下三个模块，分别为数据传输，数据显示和数据存储；所述的数据传输，用于地面站和无人机联系；

所述的数据显示，包括飞行参数显示、地图上飞行实时显示和航迹规划显示三个显示模块；

所述的数据存储，将各个时刻的信息存储起来。

2.根据权利要求1所述的植保无人机地面站，其特征在于，还包括报警和自救模块，用于当遇到异常情况，发出报警提示或者自救。

3.根据权利要求1或2所述的植保无人机地面站的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集地块信息：通过手持测绘仪获取地块的信息，需要采集的地理信息主要有两大类，一是地块的边界信息，采集地块的边界点；二是区域内存在的障碍物信息，确定障碍物信息后，在航迹规划过程中将其规避掉；

添加备注信息：对采集到的地块信息，增加备注信息；

地理信息导入地面站数据库：采集到的地块信息导入到地面站的数据库；

加载地块信息：用数据库的查找功能，来确定要作业的地块；

航迹规划：对加载出的地块，设置飞行信息后，按照设计的航迹规划算法，计算得到上传飞控的航迹。