一种精准定位超长续航无人机巡检防灾系统的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种精准定位超长续航无人机巡检防灾系统。

背景技术：
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森林、草原、农田的灾害预防主要是对火灾、鼠灾、虫灾等进行预防，目前对农林牧草防灾预防主要依靠视频进行监控。

当前，农林牧草防灾依靠传统视频监控对火灾、鼠灾、虫灾等进行监控，由于点位设置，传统视频监控在发生故障后不能及时修复，给监控带来盲点。无人机技术的迅猛发展，补充了传统视频监控摄像头的不足，给农林牧草管理带来了新的视野，提升了应对突发事件的响应速度。

森林、草原、农田面积大，巡航范围大，无人机需要机动灵活地跟拍或查看灾情的态势，才能有效的弥补地面摄像头位置不佳存在的盲区，因此对于无人机的续航时间和任务挂载提出了较高的要求。当前的无人机巡检系统现状：无人机的定位信息来自于GPS系统，可以提供大范围巡检定位信息，但是对于需要定位到指定位置的充电站或平台供无人机自动充电，GPS定位的精度较差。因此，如何提高无人机的充电位置定位精度是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种精准定位超长续航无人机巡检防灾系统，以解决现有技术的不足。

本实用新型由如下技术方案实施：一种精准定位超长续航无人机巡检防灾系统，包括：多个基站和多个无人机；所述基站包括第一射频通讯模块和第一中央处理模块，所述第一射频通讯模块和第一中央处理模块连接；所述无人机包括第二射频通讯模、水平测距与高度测量模块、视频图像采集与传输模块和第二中央处理模块，第二射频通讯模块、水平测距与高度测量模块、视频图像采集与传输模块分别与第二中央处理模块连接；所述第一射频通讯模块和第二射频通讯模块无线连接；其中，水平测距与高度测量模块用于获取无人机到基站的精确位置坐标；视频图像采集与传输模块用于获取地面图像信息；第二中央处理模块将接收到的位置信息与图像数据处理打包通过第二射频通信模块与第一射频通信模块无线通信发送给第一中央处理模块，第一中央处理模块经过处理得到无人机的精确位置坐标。

优选的，所述水平测距与高度测量模块为P440雷达收发器。

优选的，所述第一射频通讯模块、第二射频通讯模块为UWB模块。

优选的，所述基站还通过第一射频通讯模块连接云平台服务器。

优选的，所述无人机上还设置温度传感器和荧光剂喷雾模块，所述温度传感器和荧光剂喷雾模块均与第二中央处理模块电气连接。

优选的，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块均为单片机或者ARM处理器。

本实用新型的优点：

本系统中通过无人机与基站之间的无线通信技术实现位置定位，无人机的位置坐标的定位数据来自于基站，因为基站本身具有绝对坐标值，所以只要知道无人机距离基站的二维坐标和高度，就可以得到无人机的位置信息。这种位置信息的精度是厘米级，具有非常高的定位精度。由无人机的坐标和高度定位无人机，从而定位灾害点或划定灾害区域。通过基站的绝对位置坐标得到无人机的位置坐标，提高了无人机的定位精度。根据GPS定位信息控制无人机在大面积灾害或重点区域巡检，并根据本系统基站绝对位置坐标提供无人机充电站或平台的精准位置坐标实现无人机自动在定点位置充电。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的P440雷达收发器原理架构图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种精准定位超长续航无人机巡检防灾系统，包括：多个基站1和多个无人机2；基站1包括第一射频通讯模块11和第一中央处理模块12，第一射频通讯模块11和第一中央处理模块12连接；无人机2包括第二射频通讯模块21、水平测距与高度测量模块22、视频图像采集与传输模块23和第二中央处理模块24，第二射频通讯模块21、水平测距与高度测量模块22、视频图像采集与传输模块23分别与第二中央处理模块24连接；第一射频通讯模块11和第二射频通讯模块21无线连接；其中，水平测距与高度测量模块22用于获取无人机到基站的精确位置坐标；视频图像采集与传输模块23用于获取地面图像信息；第二中央处理模块24将接收到的位置信息与图像数据处理打包通过第二射频通信模块与第一射频通信模块无线通信发送给第一中央处理模块12，第一中央处理模块12经过处理得到无人机2的精确位置坐标。

本实施例中，水平测距与高度测量模块22为P440雷达收发器。

本实施例中，第一射频通讯模块11、第二射频通讯模块21为UWB模块。

本实施例中，基站1还通过第一射频通讯模块11连接云平台服务器。

本实施例中，无人机2上还设置温度传感器和荧光剂喷雾模块，温度传感器和荧光剂喷雾模块均与第二中央处理模块24电气连接。

本实施例中，第一中央处理模块12、第二中央处理模块24均为单片机或者ARM处理器。

本实施例中，无人机1获取的视频图像、温度或者其他类型数据直接发送到基站2，基站2将视频、温度或者其他类型数据识别处理后上传至云平台服务器，经云计算、大数据处理后的数据可以判断出是否有灾情。

本实施例中，灾情的类别是火灾、虫灾或鼠灾，灾情级别为一级、二级……N级。

本实施例中，水平测距与高度测量模块22在参考坐标系下，测量无人机在参考坐标系下的坐标，参考坐标系为以基站为中心构建的平面坐标系或以其他的诸如GPS系统所在坐标系；水平测距与高度测量模块22根据射频信号及无人机的飞行时间测出无人机的相对坐标。

本实施例中，无人机2的第二中央处理模块24对水平测距与高度测量模块22测量的无人机坐标和高度直接通过第二射频通讯模块21发送到基站1的第一射频通讯模块11，由第一中央处理模块12经过处理得到无人机2的位置坐标，通过基站1的绝对位置坐标得到无人机2的位置坐标。

无人机与基站之间交互的数据包括：与防灾相关的数据(无人机获取到的视频图像、或基站指令无人机进行灾区的标注等)，无人机的定位数据。无人机获取的视频图像、温度等其他类型数据直接发送到基站，基站作视频、温度等识别处理后上传至后台，经云计算、大数据处理后的数据可以判断出是否有灾情(灾情的类别是火灾、虫灾或鼠灾等，灾情级别为一级、二级……)。经基站处理后的数据可根据需要与无人机进行交互。

根据背景技术可知本方案的实用新型点在于，可以无死角、无盲点监控，以及定位准确(定位精度高)。本实用新型的水平测距与高度测量模块22其作用是：在参考坐标系下(例如，以基站为中心构建的平面坐标系，或以其他的诸如GPS系统所在坐标系等等)，用于获取无人机到基站的精确位置坐标。本实用新型的水平测距与高度测量模块22为P440雷达收发器，P440单基站雷达模块(MRM)是一个完全相干的短距离雷达，这个雷达把1.4GHz的射频带宽集成在一个小型的、低成本、低功耗的超宽带OEM模块上。P440的MRM可以实现通常相应于10GHz和20GHz系统的射频带宽，但是成本只是前者的一小部分。这种带宽提供了在建筑物内和其他复杂的环境中工作时实现杂波抑制所需的分辨率。由于MRM工作时的中心频率只有4.3GHz，所以有更好的传播特性。所有这些给了MRM最大的射频带宽和最低可能的中心频率。

本系统中无人机的位置坐标的定位数据来自于基站，因为基站本身具有绝对坐标值，所以只要知道无人机距离基站的二维坐标和高度，就可以得到无人机的位置信息。这种位置信息的精度是厘米级，具有非常高的定位精度。由无人机的坐标和高度定位无人机，从而定位灾害点或划定灾害区域。通过基站的绝对位置坐标得到无人机的位置坐标，提高了无人机的定位精度。

另外，无人机可自动充电续航(A点起航，到B点充电，然后继续巡航至C点，以此循环往复)，24小时持续巡检。无人机的充电可以直接利用基站来进行。当无人机需要充电时，选择就近的基站，落在基站的停机坪，直接进行充电，充电便捷性大大提高。其充电方式可以采用接触式充电或者非接触式充电。

无人机巡检过程中可实时精准监测到火情、火势及着火面积等(无人机实时精准采集的图像数据信息上传至云台，经大数据计算分析可准确提供实时、精准的一定区域范围内的火情)；同时还会喷洒一种无害荧光剂，实时、精准的监测到某一区域内各种害虫的数量等(无人机实时精准采集的图像数据信息上传至云台，经大数据计算分析可准确提供实时、精准的一定区域范围内的病、害虫数量)。

无人机的非实时图像传输，是无人机降落在基站停机坪上，把存储在无人机内部的图像数据直接传输给控制中心，而无须返回控制中心，使无人机工作效率大大提高。无人机实时、精准采集的图像数据信息上传至云台，经大数据计算分析可为相关管理者、参与者提供数据信息，为有效控制火势蔓延及灭火，预防鼠灾、虫灾、进行杀虫等提供便携的可能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。