無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及農(nóng)田用具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]現(xiàn)階段實施的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)由信息獲取系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械化等3個部分組成。傳統(tǒng)的農(nóng)田信息獲取技術(shù)(如衛(wèi)星遙感、大型飛機(jī)航拍等)獲取的是宏觀農(nóng)田信息，其實時效性較差且易受云霧的干擾。
【實用新型內(nèi)容】:
[0003]本實用新型的目的是提供一種無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置，它運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，使用方便，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，耗能低，采集數(shù)據(jù)快速，且便于收集與匯總數(shù)據(jù)。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案:它包含農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)、帶有讀卡器的無人機(jī)、網(wǎng)絡(luò)塔、運(yùn)營服務(wù)器、人機(jī)界面，農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)通過無線網(wǎng)絡(luò)與帶有讀卡器的無人機(jī)連接，帶有讀卡器的無人機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)塔連接，網(wǎng)絡(luò)塔通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營服務(wù)器連接，運(yùn)營服務(wù)器通過光纖與人機(jī)界面連接，所述的農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)包含土壤養(yǎng)分傳感器與電子標(biāo)簽，帶有讀卡器的無人機(jī)包含機(jī)載傳感器、微控制系統(tǒng)、攝像機(jī)、機(jī)載飛行系統(tǒng)、機(jī)載定位系統(tǒng)、讀寫器。
[0005]所述的電子標(biāo)簽分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽，有源電子標(biāo)簽由電池供電，傳輸距離遠(yuǎn)，有益于室外遠(yuǎn)距離進(jìn)行，無源標(biāo)簽需要進(jìn)行耦合獲取能量，信號強(qiáng)度弱，電子標(biāo)簽的MCU定時控制傳感器，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，應(yīng)用方案采用有源標(biāo)簽，電子標(biāo)簽主要由天線、射頻收發(fā)、微處理器與電源部分組成，有源標(biāo)簽通過電池獲得能量，被動向傳感器發(fā)射控制信號，標(biāo)簽中集成了低功耗微控制器，控制射頻收發(fā)部分驅(qū)動天線來完成信號的通信。電子標(biāo)簽可以采用標(biāo)簽與傳感器連接或者集成了傳感器的電子標(biāo)簽。
[0006]本實用新型具有如下有益效果:運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，使用方便，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，耗能低，采集數(shù)據(jù)快速，且便于收集與匯總數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
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[0007]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本實用新型中農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為本實用新型中電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)示意圖；
[0010]圖4為本實用新型中帶有讀卡器的無人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]附圖標(biāo)記:1-農(nóng)田?目息米集點(diǎn)機(jī)構(gòu)；2_帶有讀卡器的無人機(jī)；3_網(wǎng)絡(luò)塔；4-運(yùn)營服務(wù)器；5-人機(jī)界面。
【具體實施方式】
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[0012]下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細(xì)的說明。
[0013]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及【具體實施方式】，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]參看圖1-圖4，本【具體實施方式】采用如下技術(shù)方案:它包含農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)1、帶有讀卡器的無人機(jī)2、網(wǎng)絡(luò)塔3、運(yùn)營服務(wù)器4、人機(jī)界面5，農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)I通過無線網(wǎng)絡(luò)與帶有讀卡器的無人機(jī)2連接，帶有讀卡器的無人機(jī)2通過無線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)塔3連接，網(wǎng)絡(luò)塔3通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營服務(wù)器4連接，運(yùn)營服務(wù)器4通過光纖與人機(jī)界面5連接，所述的農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)I包含土壤養(yǎng)分傳感器與電子標(biāo)簽，帶有讀卡器的無人機(jī)2包含機(jī)載傳感器、微控制系統(tǒng)、攝像機(jī)、機(jī)載飛行系統(tǒng)、機(jī)載定位系統(tǒng)、讀寫器。
[0015]所述的電子標(biāo)簽分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽，有源電子標(biāo)簽由電池供電，傳輸距離遠(yuǎn)，有益于室外遠(yuǎn)距離進(jìn)行，無源標(biāo)簽需要進(jìn)行耦合獲取能量，信號強(qiáng)度弱，電子標(biāo)簽的MCU定時控制傳感器，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，應(yīng)用方案采用有源標(biāo)簽，電子標(biāo)簽主要由天線、射頻收發(fā)、微處理器與電源部分組成，有源標(biāo)簽通過電池獲得能量，被動向傳感器發(fā)射控制信號，標(biāo)簽中集成了低功耗微控制器，控制射頻收發(fā)部分驅(qū)動天線來完成信號的通信。本方案中的電子標(biāo)簽可以采用標(biāo)簽與傳感器連接或者集成了傳感器的電子標(biāo)簽。
[0016]有源電子標(biāo)簽的工作狀態(tài):
[0017]該工作機(jī)制中定義了四種工作狀態(tài):數(shù)據(jù)傳輸態(tài)、通道查詢態(tài)、休眠態(tài)、半休眠態(tài)。
[0018]數(shù)據(jù)傳輸態(tài):建立了與讀寫器的有效連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0019]通信查詢態(tài):指在標(biāo)簽被某事喚醒后，查詢信道上是否有有效的讀寫器信號。
[0020]深度睡眠態(tài):是指除定時器外，標(biāo)簽的所有部件都停止工作以降低功耗的狀態(tài)。
[0021]半休眠態(tài):當(dāng)標(biāo)簽與讀寫器正在進(jìn)行通信時，在信道上與其他標(biāo)簽發(fā)來的信號發(fā)生碰撞，數(shù)據(jù)在信道上面發(fā)生沖突，標(biāo)簽這時會自動處于休眠狀態(tài)，但是其定時器仍在工作，信道上標(biāo)簽也重復(fù)查詢是否沖突，所以定義為半休眠狀態(tài)。
[0022]大多數(shù)情況下，為降低功耗、減少輻射，標(biāo)簽處在休眠態(tài)。此時，標(biāo)簽所有的功能模塊除核心部分(MCU)都處于停止工作的狀態(tài)。當(dāng)定時器的計數(shù)達(dá)到標(biāo)簽的喚醒條件時，進(jìn)入通道查詢態(tài)，查詢喚醒數(shù)據(jù)傳送通道，同時接收相應(yīng)設(shè)備指令信息。標(biāo)簽對接收的指令進(jìn)行校驗，校驗到正確指令后，處理其指令，檢測信道，并得知數(shù)據(jù)可以發(fā)送，將結(jié)果送回到上一級設(shè)備。發(fā)現(xiàn)有碰撞則進(jìn)入防碰撞機(jī)制，繼續(xù)發(fā)送，直至成功或超時。然后進(jìn)入睡眠，等待下一周期繼續(xù)工作。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)后，會按照讀寫器的命令，傳送相應(yīng)的信息給讀寫器。當(dāng)讀寫器閱讀成功后，標(biāo)簽就又會回到前面的深度睡眠狀態(tài)，等待下一次再被喚醒。由于應(yīng)用的頻段可能并非RF獨(dú)占，因此必須考慮到與其他的短距離無線設(shè)備的兼容。一般較為簡單的辦法如縮短通信時間，這是在信道查詢和通信狀態(tài)要注意的。查詢狀態(tài)要求鏈路建立的時間要很短，通信狀態(tài)中要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間要短；信號重傳，即返回信道查詢狀態(tài)試圖再次建立通信。
[0023]無人機(jī)的穩(wěn)定飛行控制系統(tǒng):機(jī)載傳感器主要部分:陀螺儀傳感器、加速度計傳感器、電子羅盤傳感器等；機(jī)載飛行系統(tǒng)主要部分:4個螺旋槳、遙控、機(jī)調(diào)速器、無刷電機(jī)等；機(jī)載定位系統(tǒng):GPS，里程儀，藍(lán)牙等；首先微處理器對陀螺儀、濾波電路和加速度計構(gòu)成的傳感器組進(jìn)行告訴A/D采樣后，通過卡爾曼濾波器對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和信息融合，得到準(zhǔn)備的姿態(tài)角度信號，此角度信號再通過PID控制器運(yùn)算，輸出給電子調(diào)速專程PWM信號，進(jìn)而對電機(jī)進(jìn)行控制。其中，加速度計測量物體的線性加速度，加速度計的輸出值與傾角呈非線性關(guān)系，隨著傾角的增加而表現(xiàn)為正弦變化，對加速度計的輸出進(jìn)行反正弦處理得到傾角值，再通過陀螺儀穩(wěn)定測量角加速度值，由于溫度變化、不穩(wěn)定力矩等因素，陀螺儀會產(chǎn)生漂移誤差，這時使用電子羅盤進(jìn)行補(bǔ)償，可以達(dá)到控制飛機(jī)穩(wěn)定飛行的目的。機(jī)載定位系統(tǒng)可以控制飛機(jī)不脫離預(yù)定軌道進(jìn)行飛行。這樣攝像機(jī)可以得到想要的高清影響，通過無線3G/GPRS/WIFI傳輸?shù)酱笮瓦\(yùn)營服務(wù)器。
[0024]讀寫器部分:讀寫器內(nèi)部也包含了 MCU單元與射頻模塊，但是讀寫器是直接和遠(yuǎn)程計算機(jī)相連接的，本方案中讀寫器要要完成數(shù)據(jù)的及時處理，首先一直向位置標(biāo)簽發(fā)送指令，讓其應(yīng)答最近的電子標(biāo)簽，還要接收電子標(biāo)簽傳來的信息，所以設(shè)計了雙通道射頻通信系統(tǒng)，從而大大加快了信息采集和讀取的時間，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)，并將數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程計算機(jī)進(jìn)行處理。讀寫器中包含了 GPRS、rs232等接口或電路，負(fù)責(zé)與基站、無人機(jī)穩(wěn)定飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，將計算機(jī)的指令進(jìn)行解析，合乎協(xié)議的指令將被執(zhí)行，同時下發(fā)給電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽與傳感器交互之后，將數(shù)據(jù)通過射頻傳輸模塊返還給讀寫器MCU，MCU對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并送到遠(yuǎn)程計算機(jī)中心。讀寫器工作原理:讀寫器通過RS232\GPRS接收等返回信息，它起著將標(biāo)簽系統(tǒng)與公網(wǎng)間的橋梁作用，服務(wù)器/PC/微控制系統(tǒng)將指令通過RS232\GPRS等發(fā)給讀寫器，標(biāo)簽系統(tǒng)按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議解析數(shù)據(jù)，按需求返回結(jié)果或通過射頻電路向標(biāo)簽發(fā)送指令，電子標(biāo)簽和讀寫器之間通過射頻信道交互信息，讀寫器得到正確結(jié)果，通過RS232/GPRS等返回信息給監(jiān)控中心。
[0025]高清圖像以及采集點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸:無人機(jī)穩(wěn)定飛行控制系統(tǒng)把采集到的高清圖像通過串行口傳送給讀寫器，讀寫器將圖像與電子標(biāo)簽傳來的采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)一起通過GPRS/WIFI/3G發(fā)送給大型運(yùn)營服務(wù)器，進(jìn)而在計算機(jī)終端可以獲取傳感器數(shù)據(jù)以及清晰的高清畫面。
[0026]以上所述僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置，其特征在于它包含農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)(I)、帶有讀卡器的無人機(jī)(2)、網(wǎng)絡(luò)塔(3)、運(yùn)營服務(wù)器(4)、人機(jī)界面(5)，農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)(I)通過無線網(wǎng)絡(luò)與帶有讀卡器的無人機(jī)(2)連接，帶有讀卡器的無人機(jī)(2)通過無線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)塔(3)連接，網(wǎng)絡(luò)塔(3)通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營服務(wù)器(4)連接，運(yùn)營服務(wù)器(4)通過光纖與人機(jī)界面(5)連接，所述的農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)(I)包含土壤養(yǎng)分傳感器與電子標(biāo)簽，帶有讀卡器的無人機(jī)(2)包含機(jī)載傳感器、微控制系統(tǒng)、攝像機(jī)、機(jī)載飛行系統(tǒng)、機(jī)載定位系統(tǒng)、讀寫器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置，其特征在于所述的電子標(biāo)簽主要由天線、射頻收發(fā)、微處理器與電源部分組成。
【專利摘要】無人機(jī)農(nóng)田信息采集裝置，它涉及農(nóng)田用具技術(shù)領(lǐng)域，農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)通過無線網(wǎng)絡(luò)與帶有讀卡器的無人機(jī)連接，帶有讀卡器的無人機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)塔連接，網(wǎng)絡(luò)塔通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營服務(wù)器連接，運(yùn)營服務(wù)器通過光纖與人機(jī)界面連接，所述的農(nóng)田信息采集點(diǎn)機(jī)構(gòu)包含土壤養(yǎng)分傳感器與電子標(biāo)簽，帶有讀卡器的無人機(jī)包含機(jī)載傳感器、微控制系統(tǒng)、攝像機(jī)、機(jī)載飛行系統(tǒng)、機(jī)載定位系統(tǒng)、讀寫器；它運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，使用方便，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，耗能低，采集數(shù)據(jù)快速，且便于收集與匯總數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN204557106
【申請?zhí)枴緾N201520095820
【發(fā)明人】陳曙光, 周小波, 張建福, 王家成, 趙發(fā)勇, 李克, 袁泉
【申請人】阜陽師范學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月11日