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专利号: 2018106091765
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于无线紫外光的农药喷洒无人机引导系统,其特征在于,包括信号发送机(1),所述信号发送机(1)包括信标引导装置,所述信标引导装置内设置有通过电信号依次连接的编码模块(1-0)、调制模块(1-1)、驱动电路(1-2)及紫外LED(1-3);还包括安装于植保无人机上的信号接收机(2),所述信号接收机(2)包括通过电信号依次连接的PMT(2-0)、译码模块(2-1)、功率测量模块(2-2)和运算模块(2-3),所述功率测量模块(2-2)中安装有三轴传感器。

2.根据权利要求1所述基于无线紫外光的农药喷洒无人机引导系统,其特征在于,所述紫外LED(1-3)由呈纬线和经线排列,每个所述紫外LED采用的波长均为200nm~280nm。

3.根据权利要求1所述基于无线紫外光的农药喷洒无人机引导系统,其特征在于,所述信号接收机(2)采用R7154型的PMT(2-0)。

4.根据权利要求3所述基于无线紫外光的农药喷洒无人机引导系统,其特征在于,所述7

PMT(2-0)的典型增益为10。

5.基于无线紫外光的农药喷洒无人机引导方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,将多个均匀信标引导装置安装在农田中,使紫外LED(1-3)发射光均匀布满在农田上空;

步骤2,无人机飞至农田区域上空高度h处,检测地面的紫外光信号,调整每个紫外LED发射紫外光的角度;

设无人机飞行高度h处的任意一个紫外LED光锥的坐标为x,y,h,则紫外LED与x轴方向的夹角α,紫外LED与z轴方向的夹角β,采用式(1)或者式(2)进行计算:步骤3,经过步骤2后,设置每个紫外LED的发送功率PT,采用式(7)及式(8)计算,使得同一高度平面的紫外LED的光功率相等;

植保无人机喷洒农药时,信标与无人机之间的通信可以看做直视通信,直视情况下无线紫外光通信链路的接收光功率的表达式,如式(3)所示;

式(3)中,Pr为接收光功率,Pt为发送功率,Ar为接收孔径,r为发送端与接收端的基线距离,ke是大气信道衰减系数;

由于半球形紫外光LED阵列发送角度的不同、路径不同会使得到达同一高度平面的紫外光功率分布不均匀,使无人机探测紫外信号受到一定影响,需要调整紫外LED的发送功率,使得到达同一高度平面的光功率相同,由式(3)可以推导出无线紫外光通信链路的发送光功率的表达式,如式(4)所示:紫外LED与x轴方向的夹角α,紫外LED与z轴方向的夹角β,无人机到达飞行高度r处的光功率,如式(5)所示:根据式(4)及(5)可得式(6):

式(6)中, 当α≠0,β≠90时,代入式(6)得到式(7):当α=0,β≠90时, 代入式(6)得到式(8):

步骤4,经步骤3后,无人机沿着光锥编码路径进行飞行,并施药;即从第一个光锥按照“z”型路线飞行至最后一个光锥。

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