一种针对特定植物智能监测的无人机巡检路径规划装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对特定植物智能监测的无人机巡检路径规划装置及方法，包括地面基站部分、无人机部分、图像传输部分和执行机构部分，所述地面基站部分包括地面PC基站、图像采集卡、图像接收机、A/D转换器，其中所述地面PC基站进一步包括地面接口1、地面接口2和屏幕显示部分；所述无人机部分包括无人机主控部分、GPS模块、传输模块、电源模块、控制模块、电机/舵机模块，所述无人机主控部分进一步包括GPS接口、姿态传感器、视觉识别模块、路径规划模块、电源接口、主控制单元、输出接口。

【技术实现步骤摘要】
一种针对特定植物智能监测的无人机巡检路径规划装置及方法
本专利技术涉及无人机飞行路径规划领域，尤其涉及一种针对特定植物智能监测的无人机飞行路径规划方法。
技术介绍
目前，基于无人机的植被保护成为现代林业管理及植被保护常用手段之一，无人机长巡航、高智能、强辨识能力能够大大减轻林业巡查、植被监控的难度。而目前，无人机常用的操作方式为人工操作，通过林业管理员达到指定位置升起无人机，对指定区域内的植被进行监控，因此巡查路径的前期规划由巡林员经验决定，从而导致监测精度、监测范围受到一定限制，这使得无人机不适用于特定植被监测，尤其是濒危植物保护领域。因此，在植被监测领域加入结合视觉识别的智能路径规划是非常必要的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种针对特定植被识别率高、监测范围广以及路径规划智能化的无人机路径规划的装置及其控制方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种针对特定植被的无人机智能路径规划装置，包括地面基站部分、无人机部分、图像传输部分和执行机构部分，其中：所述地面基站部分包括地面PC基站、图像采集卡、图像接收机、A/D转换器，其中所述地面PC基站进一步包括地面接口1、地面接口2和屏幕显示部分；所述无人机部分包括无人机主控部分、GPS模块、传输模块、电源模块、控制模块、电机/舵机模块，所述无人机主控部分进一步包括GPS接口、姿态传感器、视觉识别模块、路径规划模块、电源接口、主控制单元、输出接口；所述图像传输部分包括图像发射机和相机；>所述执行机构部分包括机翼和机身；所述地面接口1连接图像采集卡和图像接收机，并通过无线网络将所述图像传输部分采集的监测图片传回地面基站；所述地面接口2与A/D转换器连接后通过所述传输模块将监测图片传输至无人机控制部分，具体的，所述传输模块与无人机控制部分的视觉识别模块连接；进一步的，所述GPS模块产生卫星图像，并通过所述GPS接口将所述卫星图像传输至所述视觉识别模块，所述视觉识别模对所述卫星图像进行识别；所述GPS接口还与所述路径规划模块相连，所述路径规划模块通过RNG神经网络算法规划巡查路径，并将巡查路径信号传入主控制单元，所述主控制单元与所述控制模块连接并，所述控制模块将控制信号传输至电机/舵机模块，控制无人机巡查路径。所述地面接口1与所述图像传输部分连接采用GSM协议进行连接。所述A/D转换器与无人机部分之间采用GRRS协议进行连接。所述视觉识别模块中的识别算法采用序列神经网络图像匹配算法。所述主控制单元与所述控制模块采用嵌入式单片机。一种应用于特定植被的无人机智能路径规划装置的方法，包括如下步骤：步骤S1，获取区域图片：利用无人机携带的相机，对GPS标记区域进行拍摄，拍摄的图像通过无线技术传输至所述地面基站；步骤S2，图片传输：所述地面基站通过发射塔将图像传输至所述无人机主控部分；步骤S3，获取图片匹配度：视觉识别模块对传输的图像进行识别，并与视觉识别模块中存储的图像进行匹配度比较，进一步判断所述匹配度是否大于设定阈值；如果是，则跳至步骤S4；如果否，则回到步骤S2；传输的图像与存储的图片之间的匹配度计算方式为：其中Ppic为拍摄图片目标区域内的RGB值，Ps为存储图片目标区域的RGB值；所述设定阈值为90％。步骤S4，路径规划：获取GPS信号并传输至路径规划模块，所述规划模块内部的解码器将对传输图像所在位置进行精确定位，并对巡查路径进行规划；步骤S5，位置判断：判断传输图片所在位置与规划路径的目标GPS信号位置之间的差值是否大于设定阈值；如果是，则跳至步骤S6；如果否，则跳至步骤S4。判断传输图片所在位置与规划路径的目标GPS信号位置之间差值的阈值为当前GPS信号的最小精度。传输图片所在位置与规划路径的GPS信号位置之间的差值获取方式为：Lout＝Lpic-Lgps±Lmin；其中Lout为具体补偿值，Lpic为传输图片所在位置计算距离，Lgps为规划路径的目标GPS信号位置距离，Lmin为GPS最小精度；其中，Lpic的计算公式为：其中H为当前飞行高度，θ为摄像头偏转角度的水平分量。步骤S6，信号补偿：依据所述差值对GPS信号进行补偿，将补偿量转由数字信号转化为电磁信号，传输至所述控制模块；步骤S7，参数调整：电磁信号传输至所述控制模块后，控制模块对电机/舵机的电机速度运行参数进行调整；步骤S8，姿态调整：将所述电磁信号转化为脉冲信号，输入无人机的姿态控制模块，对无人机机翼、机身进行姿态调整。本专利技术的有益效果为：提供一种针对特定植被识别率高、监测范围广以及路径规划智能化的无人机路径规划的装置及其控制方法，识别特定的植被，有针对性的进行浇灌和保护，当无人机识别到达特定的植被区域后，即对路径进行规划，判断无人机所在的位置与目标位置的差值，控制无人机按照规划路径进行飞行，大大提高了了特定植被的监测精度与监测广度；通过视觉识别与智能化路径规划相结合，实现了针对特定植被的智能化路径规划。附图说明图1为本专利技术提供的无人机智能路径规划装置硬件方案图；图2为本专利技术提供的无人机智能路径规划方法的流程图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，一种针对特定植被的无人机智能路径规划装置，包括地面基站部分、无人机部分、图像传输部分和执行机构部分，其中：所述地面基站部分包括地面PC基站、图像采集卡、图像接收机、A/D转换器，其中所述地面PC基站进一步包括地面接口1、地面接口2和屏幕显示部分，地面接口1、地面接口2可以采用USB接口等通用数据接口；所述无人机部分包括无人机主控部分、GPS模块、传输模块、电源模块、控制模块、电机/舵机模块，所述无人机主控部分进一步包括GPS接口、姿态传感器、视觉识别模块、路径规划模块、电源接口、主控制单元、输出接口；所述图像传输部分包括图像发射机和相机；所述执行机构部分包括机翼和机身；所述地面接口1连接图像采集卡和图像接收机，并通过无线网络将所述图像传输部分采集的监测图片传回地面基站；所述地面接口2与A/D转换器连接后通过所述传输模块将监测图片传输至无人机控制部分，具体的，所述传输模块与无人机控制部分的视觉识别模块连接；进一步的，所述GPS模块产生卫星图像，并通过所述GPS接口将所述卫星图像传输至所述视觉识别模块，所述视觉识别模对所述卫星图像进行识别；所述GPS接口还与所述路径规划模块相连，所述路径规划模块通过RNG神经网络算法规划巡查路径，并将巡查路径信号传入主控制单元，所述主控制单元与所述控制模块连接并，所述控制模块将控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对特定植被的无人机智能路径规划装置，包括地面基站部分、无人机部分、图像传输部分和执行机构部分，其中：/n所述地面基站部分包括地面PC基站、图像采集卡、图像接收机、A/D转换器，其中所述地面PC基站进一步包括地面接口1、地面接口2和屏幕显示部分；/n所述无人机部分包括无人机主控部分、GPS模块、传输模块、电源模块、控制模块、电机/舵机模块，所述无人机主控部分进一步包括GPS接口、姿态传感器、视觉识别模块、路径规划模块、电源接口、主控制单元、输出接口；/n所述图像传输部分包括图像发射机和相机；/n所述执行机构部分包括机翼和机身；/n其特征在于：/n所述地面接口1连接图像采集卡和图像接收机，并通过无线网络将所述图像传输部分采集的监测图片传回地面基站；/n所述地面接口2与A/D转换器连接后通过所述传输模块将监测图片传输至无人机控制部分，具体的，所述传输模块与无人机控制部分的视觉识别模块连接；/n进一步的，所述GPS模块产生卫星图像，并通过所述GPS接口将所述卫星图像传输至所述视觉识别模块，所述视觉识别模块对所述卫星图像进行识别；所述GPS接口还与所述路径规划模块相连，所述路径规划模块通过RNG神经网络算法规划巡查路径，并将巡查路径信号传入主控制单元，所述主控制单元与所述控制模块连接并，所述控制模块将控制信号传输至电机/舵机模块，控制无人机巡查路径。/n...

【技术特征摘要】
1.一种针对特定植被的无人机智能路径规划装置，包括地面基站部分、无人机部分、图像传输部分和执行机构部分，其中：
所述地面基站部分包括地面PC基站、图像采集卡、图像接收机、A/D转换器，其中所述地面PC基站进一步包括地面接口1、地面接口2和屏幕显示部分；
所述无人机部分包括无人机主控部分、GPS模块、传输模块、电源模块、控制模块、电机/舵机模块，所述无人机主控部分进一步包括GPS接口、姿态传感器、视觉识别模块、路径规划模块、电源接口、主控制单元、输出接口；
所述图像传输部分包括图像发射机和相机；
所述执行机构部分包括机翼和机身；
其特征在于：
所述地面接口1连接图像采集卡和图像接收机，并通过无线网络将所述图像传输部分采集的监测图片传回地面基站；
所述地面接口2与A/D转换器连接后通过所述传输模块将监测图片传输至无人机控制部分，具体的，所述传输模块与无人机控制部分的视觉识别模块连接；
进一步的，所述GPS模块产生卫星图像，并通过所述GPS接口将所述卫星图像传输至所述视觉识别模块，所述视觉识别模块对所述卫星图像进行识别；所述GPS接口还与所述路径规划模块相连，所述路径规划模块通过RNG神经网络算法规划巡查路径，并将巡查路径信号传入主控制单元，所述主控制单元与所述控制模块连接并，所述控制模块将控制信号传输至电机/舵机模块，控制无人机巡查路径。


2.根据权利要求1所述的无人机智能路径规划装置，其特征在于：所述地面接口1与所述图像传输部分连接采用GSM协议进行连接。


3.根据权利要求1或2所述的无人机智能路径规划装置，其特征在于：所述A/D转换器与无人机部分之间采用GRRS协议进行连接。


4.根据权利要求1或2所述的无人机智能路径规划装置，其特征在于：所述视觉识别模块中的识别算法采用序列神经网络图像匹配算法。


5.根据权利要求1或2所述的无人机智能路径规划装置，其特征在于：所述主控制单元与所述控制模块采用嵌入式单片机。


6.一种应用于权利要求1-5之一所述的针对特定植被的无人机智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成伟，刘杰，董晔卉，刘湘玲，刘秋菊，刘孟祥，匡增彧，王依琳，彭子俊，
申请(专利权)人：湖南交通工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43