[發明專利]智能機載測畝儀

在審

• 申請號: 201510086970.2
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104634309A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 李立;魏建義;李紅安;張繼軍;李靜;屈海鵬;吳欣慧;申慶超;李志瑞;程萬里;趙路華
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: G01B21/28
• 分類號: G01B21/28
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所 41116
• 代理人: 張智和

技術領域

本發明涉及一種無人遙控農藥噴灑飛機實際作業中對不規則地塊的面積及相關價格等參數進行自動檢測的設備和方法。

技術背景

隨著農業發展的需要，各種農機產品競相產生，無人遙控農藥噴灑飛機就是其中的一種。遙控農藥噴灑飛機給土地噴灑農藥提供了極大便利，節省了人力，也提高了工作效率，然而其工作內容單一，只是機械地給田地噴灑農藥，無法估算田地的面積和噴灑農藥費用，而現有的土地面積測量儀等軟件雖能實現面積的估算和相關費用計算，卻無法與農機進行通信、實現實時數據傳輸；并且現有的土地測量儀器和軟件的測量方式均是采用邊界測量法，即要求測量人沿被測土地邊緣環行一周，才能計算出面積。目前市場上現有的檢測器體積大，精度低，攜帶不方便，而且不宜上機攜帶，操作復雜，效率低，成本高。

發明內容

本發明的目的是針對上述缺陷設計一種既能完成對土地面積的測量和遙控飛機作業費用的計算，也能與遙控飛機采集數據進行對接，實時處理采集數據的智能機載測畝儀。

本發明的技術方案是：本智能機載測畝儀整機系統由硬件部分和PC機軟件部分組成；其測量方法是，飛機繞地塊作業，機載硬件每隔3-5秒采集地塊經緯度數據，通過無線收發模塊下傳數據，PC機獲得測量數據，在PC機上運行軟件，處理測量數據，計算出土地面積和相關費用，再次通過無線收發模塊將結果上傳到機載硬件上顯示；

本智能機載測畝儀硬件部分由機載硬件模塊和PC機硬件模塊組成，其中機載硬件有GPS模塊、STC89C52單片機、Si4432無線收發模塊、LCD1602液晶顯示屏、電源模塊、三個非自鎖按鍵；PC機硬件模塊是Si4432無線收發模塊；

STC89C52單片機程序代碼由匯編語言編寫，其流程是：開始進行初始化操作，單片機發送指令給GPS模塊，控制其采集數據；單片機檢測是否有數據傳來，該數據或來自GPS模塊，或來自PC機Si4432無線收發模塊，若有，則接收并存儲數據；單片機控制液晶顯示屏顯示相關數據；檢測是否有外部中斷，若有，則下載數據；同時單片機將數據傳送給機載無線收發模塊，機載無線收發模塊再將數據下傳給PC機無線收發模塊；

本智能機載測畝儀PC機軟件部分的設計思路為，先獲取飛機采集數據點，再從這些數據點中找出邊界點，然后用數學方法即三次樣條函數來模擬其邊界曲線，進而求取模擬邊界的面積等參數；由以下步驟組成，

⒈程序初始化

設置參數的初始值、設置運行界面居中顯示等；

⒉獲取飛機下傳的測量數據

測量數據存放在excel表格中，軟件通過讀取excel表格來獲取程序需要的測量數據；飛機下傳的測量數據格式為：第一列為數據點的行號；第二、三列為機載硬件GPS模塊測量地塊的經緯度坐標數據；第四列數據全置為0，同時得到數據矩陣rss；

⒊用chaline()函數來獲取數據的邊界點

chaline(?)函數要事先定義才能調用；由chaline(?)函數得到邊界點的行號，從而得到邊界點坐標；

⒋用三次樣條函數來模擬其邊界曲線

對于邊界不規則土地面積的計算，用三次樣條函數來模擬其邊界曲線；

⒌核算總費用

計算出地塊的面積s（㎡），已知工本單價v1（元/㎡）和人工勞務費用v2（元/㎡），求出該塊土地噴灑農藥的總費用v（元），計算關系為v?=?s*v1*v2；

⒍退出程序

計算結束后退出程序，采用問題對話框。

本發明的有益效果：

本發明采用國際通用的51單片機作為處理核心，工作穩定。同時該設計使用的國際通用的TF16E?GPS模塊具有精度高功耗低，具有很強的穩定性。本智能機載測畝儀采用的Si4432是一款低于1GHz高性能射頻收發器。其主要針對工業、科研和醫療(ISM)以及短距離無線通信設備(SRD)。Si4432輸出功率可達+20dBm，接收靈敏度達到-121dBm，可提供對數據包處理、數據緩沖FIFO、接收信號強度指示(RSSI)、空閑信道評估(CCA)、喚醒定時器、低電壓檢測、溫度傳感器、8位AD轉換器和通用輸入/輸出口等功能的硬件支持，具有很強的適用性。本發明可以同時在PC端運行編寫的土地面積、工時費用計算軟件，能夠在飛機噴灑作業的同時實時進行采集數據和觀察，方便使用，具有很強的通用性，并且具有相關費用計算的功能可以選用。本發明解決了傳統測畝儀需要沿被測土地邊界運行一周和農業無人機農藥噴灑運行軌跡的矛盾、傳統分析不規則面積采用直線擬合帶來的測定準確率差、效率低的固有缺陷。