一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于NB‑IoT的AI扫雷无人机，该无人机包括用于飞行的上位机以及用于控制该上位机飞行的下位机，上位机与下位机之间采用NB‑IoT技术进行数据远程传输；该无人机包括设置在上位机上的金属传感器、飞行高度控制模块、GPS定位模块以及报警模块；其中，金属传感器，用于感应地面金属物体；飞行高度控制模块，用于实时监测上位机与地面的距离，根据反馈进行智能调整以控制无人机飞行高度；报警模块，用于在金属传感器感应到地面金属物体后发出警报；GPS定位模块，用于将金属传感器在感应金属物体时将该地面坐标信息发送给下位机。该本发明专利技术能使得人们从传统扫雷的高危工作环境中解放，同时在扫到雷时发出的警报也能很好地提示工作人员。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机
本专利技术属于无人机应用
，尤其涉及一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机。
技术介绍
在近代各种大小规模战争中，地雷是战争的必要组成部分。地雷易生产、易埋设、成本低、杀伤大、种类多、难排除，对敌方运动有极大的阻滞效果，因此广受军方的青睐。然而战争结束后，那些地雷却被永远地被遗忘在地下，遗留的地雷给当地的居民的日常生活带来了巨大的影响，他们的生命安全无时无刻不受到爆炸的威胁，尤其是在一些偏僻山区，那些地方的地雷使用传统扫雷的危险系数是相当之高，并且扫雷工程师的工作难度也是非常地大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机，旨在解决传统扫雷过程中危险系数高、工作难度大、效率低的问题。本专利技术是这样实现的，一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机，该无人机包括用于飞行的上位机以及用于控制该上位机飞行的下位机，上位机与下位机之间采用NB-IoT技术进行数据远程传输；该无人机包括设置在上位机上的金属传感器、飞行高度控制模块、GPS定位模块以及报警模块；其中，所述金属传感器，用于感应地面金属物体；所述飞行高度控制模块，用于实时监测上位机与地面的距离，根据反馈进行智能调整以控制无人机飞行高度；所述报警模块，用于在金属传感器感应到地面金属物体后发出警报；所述GPS定位模块，用于将金属传感器在感应金属物体时将该地面坐标信息发送给下位机。优选地，所述上位机中设置有航迹规划模块，该航迹规划模块采用主动SLAM航迹规划算法以设定上位机在规定区域内的飞行轨迹。优选地，所述上位机还包括引爆物放置模块，该引爆物放置模块用于在金属传感器感应到地面金属物体后，控制无人机下降到当前位置并放置引爆物。优选地，所述金属传感器为转换器LDC1000，该LDC1000转换器SPI总线与MSP430F5529的连接，该MSP430F5529与图像显示模块SSD1963TFT数据连接，MSP430F5529与图像显示模块SSD1963TFT设置在下位机上。优选地，所述飞行高度控制模块采用STC12C5A60S2单片机进行数据处理。本项目的主要研究内容是在现有的无人机的基础之上，对其添加LDC1000金属传感器等一系列设备，采用NB-IoT实现无人机数据远程传输，再加上精密的主动SLAM航迹规划算法，在一片区域内高效地执行探雷任务。本专利技术通过手动操控的方式控制无人机飞到雷区，然后无人机就可以按照事先设计的航迹在规定的区域飞行，当其雷区上检测到地雷时，能发出闪烁的灯光并产生蜂鸣声，缓缓降落放置炸药，同时对终端发射其位置坐标信息。无人机可以利用超声波传感器实时监测到其与地面的距离，根据反馈进行智能调整，从而很好地控制飞行高度，保证其与地面的高度恒为一个定值，进一步达到提升探雷的准确度的效果。扫雷主要用到的金属传感器是利用电磁感应原理，传感器检测面会产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器的检测范围时，金属中产生涡流吸收了振荡器能量，使振荡减弱停振。这中间的转换经放大器的放大后输出，从而判断出地下是否有雷。位置坐标的传输依赖于GPS定位。这一功能将雷区的精确的坐标信息发送给终端，然后我们可以直观的了解到究竟何处有雷何处无雷。在此功能的加持下，使得夜间扫雷不再是个难题。相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：(1)该本专利技术扫雷无人机能使得人们从传统扫雷的高危工作环境中解放，同时在扫到雷时发出的警报也能很好地提示工作人员，防止工作人员在操作时不小心引爆地雷，此外，无人机悬浮在空中，万一地雷爆炸，其也不会被波及而受损，有着绝对的安全优势。(2)在主动SLAM航迹规划算法的支持下，本专利技术无人机的扫雷速度远远大于普通扫雷工程师的速度；此外，传统扫雷很大几率会导致地雷在排出时直接被引爆，使得扫雷工程师受伤，严重影响了扫雷的效率。(3)有了GPS功能，无人机可以将地雷的位置锁定在一个绝对精准的坐标区域，在特定情况下，无人机不仅能传送会地雷的x与y轴坐标，还能发送出z轴高度坐标，这是传统扫雷所无法媲美的。尤其是在坑坑洼洼地山区，无人机可以通过金属传感器得到地雷位置，再与当地海拔比较，从而计算出地雷的z轴坐标，可见其独一无二的作用。(4)无人机通过使用最优控制的主动SLAM航迹规划算法，能够在一定的区域内自动进行扫雷工作。本专利技术只需要将其飞行路线提前输入到无人机内，然后再手动操控无人机进去雷区，之后无人机便可开始自动地执行任务，非常方便。(5)无人机易于携带，除了无人机最多还需一个遥控器，几乎不占任何物理空间。而传统扫雷则由各种单独的传感器组装而成，携带起来相当的麻烦，相比而言，无人机在扫雷开始前就已经领先了一大截。附图说明图1是本专利技术软件对应硬件系统结构示意图；图2是LDC1000通过SPI总线与MSP430F5529的连接图图3是STC12C5A60S2单片机引脚图；图4是系统整体结构图；图5是超声波发射电路图；图6是超声波接受电路图；图7是无人机二维模型；图8是无人机随机SLAM；图9是基于最优控制无人机的主动SLAM。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开了一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机，该无人机包括用于飞行的上位机以及用于控制该上位机飞行的下位机，上位机与下位机之间采用NB-IoT技术进行数据远程传输；其特征在于，该无人机包括设置在上位机上的金属传感器、飞行高度控制模块、GPS定位模块以及报警模块；其中，所述金属传感器，用于感应地面金属物体；所述飞行高度控制模块，用于实时监测上位机与地面的距离，根据反馈进行智能调整以控制无人机飞行高度；所述报警模块，用于在金属传感器感应到地面金属物体后发出警报；所述GPS定位模块，用于将金属传感器在感应金属物体时将该地面坐标信息发送给下位机。此外，所述上位机中设置有航迹规划模块，该航迹规划模块采用主动SLAM航迹规划算法以设定上位机在规定区域内的飞行轨迹。从实际应用方面来说，本专利技术更具体从以下几个方面介绍。一、扫雷功能(金属检测装置)金属检测装置采用了电磁感应原理。利用传感器对地雷表面的金属进行探测，并实时进行数据传输，判断地雷位置。法拉第定律和楞次定律是电磁感应原理的核心。根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中产生感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。根据楞次定律，H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的作用，涡流要消耗掉一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化，线圈阻抗的变化完全取决于被测金属物体的电涡流效应。涡流是金属物体的距离、大小、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机，该无人机包括用于飞行的上位机以及用于控制该上位机飞行的下位机，上位机与下位机之间采用NB-IoT技术进行数据远程传输；其特征在于，该无人机包括设置在上位机上的金属传感器、飞行高度控制模块、GPS定位模块以及报警模块；其中，/n所述金属传感器，用于感应地面金属物体；/n所述飞行高度控制模块，用于实时监测上位机与地面的距离，根据反馈进行智能调整以控制无人机飞行高度；/n所述报警模块，用于在金属传感器感应到地面金属物体后发出警报；/n所述GPS定位模块，用于将金属传感器在感应金属物体时将该地面坐标信息发送给下位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT的AI扫雷无人机，该无人机包括用于飞行的上位机以及用于控制该上位机飞行的下位机，上位机与下位机之间采用NB-IoT技术进行数据远程传输；其特征在于，该无人机包括设置在上位机上的金属传感器、飞行高度控制模块、GPS定位模块以及报警模块；其中，
所述金属传感器，用于感应地面金属物体；
所述飞行高度控制模块，用于实时监测上位机与地面的距离，根据反馈进行智能调整以控制无人机飞行高度；
所述报警模块，用于在金属传感器感应到地面金属物体后发出警报；
所述GPS定位模块，用于将金属传感器在感应金属物体时将该地面坐标信息发送给下位机。


2.如权利要求1所述的基于NB-IoT的AI扫雷无人机，其特征在于，所述上位机中设置有航迹规划模块，该航迹规划模块采用主动SLAM航迹规划算法以设...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，周旭，周佳，
申请(专利权)人：赵凯，
类型：发明
国别省市：江苏;32