基于嵌入式GPS技术的农用飞机作业导航系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种农用飞机作业导航系统，它主要包括中央处理器（１）以及与中央处理器（１）相连的ＧＰＳ模块（２）、以太网模块（３）、语音提示模块（４）、触摸屏（５）和存储器（６）组成，中央处理器（１）还与安全数码卡（９）相连，中央处理器（１）的外接ＪＴＡＧ接口（８）作为操作系统内核与引导程序的烧写接口，中央处理器（１）亦接有用于程序调试用的ＲＳ２３２接口（７）。本新型的主要用途是节约农药和飞行费用，优化飞行航线，减短作业时间，有效减小农药的重洒、漏洒率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种农用飞机作业导航系统，尤其是一种可直接 应用在农用飞机飞播作业和飞机防治病虫害作业以及飞机施肥作业 中的导航系统。
技术介绍
农用飞机作业传统导航的方式一般是依靠地勤人员打信号旗的方法进行作业导航，然而在这种传统导航方式存在的很多的问题飞 机超低空飞行以及飞防作业中使用的农药往往给地勤人员带来生命 威胁，还经常出现大面积重洒、漏洒，过洒的情况；目前国内用于农 业领域的定位系统主要是美国Trimble公司开发的AgGPS农用卫星定 位系统，该系统定位精度高，但是体积较大，价格昂贵，配合该系统 进行数据处理和图形实时轨迹显示的机载设备多数采用工控机，有些 大材小用，且空间占用大，不便于在机舱内狭小的工作空间安装使用。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术存在的不足而提供的一种能 够节约农药，减短作业时间的嵌入式GPS技术的农用飞机作业导航系 统。为了解决上述的技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的一种基于嵌入式GPS技术的农用飞机作业导航系统，其特征在于，它主要由中央处理器1、 GPS模块2、以太网模块3、语音提示模块4、 触摸屏5和存储器6组成，GPS模块2的输出与中央处理器1的RS232 串口相连，触摸屏5的显示部分与中央处理器1内置的LCD控制器 输出相连，触摸屏5的触摸层控制部分与中央处理器1的触摸屏接口 相连，语音模块4与中央处理器1的对应I/O 口相连，存储器6接至 中央处理器1的数据线和地址线上，中央处理器1通过串行数据输入 总线SDI与安全数码卡SD 9相连，以太网模块3的片选端与中央处 理器1的片选端相连，中央处理器1的外接JTAG接口 8作为操作系 统内核与引导程序的烧写接口。中央处理器1还接有用于程序调试用的RS232接口 7。本技术的有益效果1. 节约地勤费，GPS导航不需设置任何地面信号，可省去信号 设置费、购置费、民工费、交通费、导航人员补助费等。2. 相比以往的农用飞机导航设备，本技术的购置成本大为 降低，且方便小巧，稳定性高。3. 节约农药和飞行费用，优化飞行航线，减短作业时间，有效 减小农药的重洒、漏洒率。附图说明图1是本技术的电原理示意图。图2是本技术系统提取串行数据的流程图。图3是本技术系统获得坐标投影系数的流程图。图4是本技术系统的作业预警机制原理坐标图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1， 一种基于嵌入式GPS技术的农用飞机作业导航系统，主要由 中央处理器l、 GPS模块2、以太网模块3、语音提示模块4、触摸屏 5和存储器6组成，GPS模块2的输出与中央处理器1的RS232串 口 7相连，GPS模块2将接收到的经纬度信息送至中央处理器1进行 处理，触摸屏5的显示部分与中央处理器1内置的LCD控制器输出 相连，触摸屏5的触摸层控制部分与中央处理器1触摸屏接口相连， 中央处理器1将处理后的经纬度信息送至触模屏5实时显示，同时触 模屏5还显示航道的自动规划提示信息，语音模块4通过与中央处理 器l的对应I/0口相连，在飞机越界时，中央处理器l将预警信息送 至语音模块4并进行越界语音提示，存储器6接至中央处理器1的数 据线和地址线上，中央处理器1通过串行数据输入总线SDI与安全数 码卡9相连，以太网模块3的片选端与中央处理器1的片选端(nGCS3 脚)相连，中央处理器1的外接JTAG接口 8作为操作系统内核与引 导程序的烧写接口。中央处理器1可以采用三星公司的S3C2410，是一款高性能32 位ARM9微处理器，作为农用飞机作业导航系统的核心CPU。GPS模块2可以采用瑞士 UBLOX公司的RCB-4H， GPS模块2的输出与中央处理器1的RS232串口相连，并将接收到的经纬度信 息送至中央处理器1进行数据处理。触摸屏5可采用杭州立宇泰公司生产的夏普8寸触摸屏，其显示 部分LCD可以采用型号为LQ080V3DG01的夏普8寸液晶屏，它与中央 处理器l内置的LCD控制器输出相连，具有高亮CCFL背光。触摸屏 5的触摸层控制部分与中央处理器1的触摸屏接口相连。存储器6由SDRAM， NOR FLASH, NAND FLASH构成，其中， SDRAM型号可为HY57V561620C，用来设置程序堆栈和存放各种变 量等用途，NOR FLASH型号可为Am29LV800B， NAND FLASH型 号可为K9F1208U0M。中央处理器1还接有RS232接口 7，用作程序调试。以太网模块3作为程序调试和文件系统烧写用，开发过程的多数 时间，程序不是下载的板子调试的，而是通过交叉双绞线与主机建立 网络文件系统来调试的，这样可以避免多次刷写FLASH而导致 FLASH寿命降低。以太网模块的主控芯片是CS8900A，片选采用中 央处理器1的nGCS3脚，中断请求采用EINT9脚。JTAG接口 8作为操作系统内核和引导程序(bootloader)烧写接 口，所述的JTAG (Joint Text Action Group :联合测试小组)是1985 年制定的监测PCB和IC芯片的一种标准，1990年被修改为成为IEEE 的一个标准，即IEEE1149.1-1990。通过这个标准，可对具有JTAG 接口的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障检测。安全数码卡SD 9作为移动存储设备，用来保存数据，通过串行数据输入总线SDI与中央处理器1相连接。语音模块4可采用型号为ZR-YY800的集成电路，它与中央处理 器l的对应I/0 口相连接。图2为提取串行数据的流程图，本技术中GPS模块接收到 的经纬度信息的是通过RS232串口与中央处理器相连，成功打开串 口后开始检索以$字符开始的数据，成功检索到数据后，开始判断$ 后是否紧跟GPRMC字符串，若判断为否则继续检索以$字符开始的 数据，若判断是肯定的则按编码顺序提取经纬度数据，为GPS提供 准确的数据来源。图3为获得坐标投影系数的流程图，要将农田轮廓显示在LCD 上，必须计算出农田所在的直角坐标系投影到屏幕所在的直角坐标系 的投影系数，首先由作业人员手持导航系统采集农田的边界的顶点坐 标，绘制农田的轮廓图，为了保证农田形状能够相似的显示在LCD 上，采用x坐标和y坐标分别投影的方式进行坐标映射。测定农田边 界定点的经纬度坐标后，对测得的定点坐标进行高斯投影，将其转换 成平面x-y直角坐标，选取顶点中最小的x和最小的y构成一个坐标 点，最大的x和最大的y构成另外一点，以最小点为原点建立相对坐 标系，作为这两点为顶点的外包矩形，最后采用矩形长度/屏幕有效 显示区长度=矩形长边平行的坐标轴坐标的投影系数，矩形宽度/屏幕 有效显示区宽度=矩形长边平行的坐标轴坐标的投影系数。图4为本技术航道规划算法与作业预警机制原理的示意图， 其中航道规划算法原理为设ABCDE围成的多边形为LCD上显示的农田轮廓，首先根据图3中获得的平面坐标投影系数将飞机实际作业宽度折合到LCD上显示的航道宽度，从AB边开始，沿x轴正方 向相隔1/2航道宽度作与AB边斜率相等的直线，直至多边形外，这 些等距的直线即是飞机的作业航道。作业预警机制原理为由于飞机 相对地面运动速度很快，所以应在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式ＧＰＳ技术的农用飞机作业导航系统，其特征在于，它主要由中央处理器（１）、ＧＰＳ模块（２）、以太网模块（３）、语音提示模块（４）、触摸屏（５）和存储器（６）组成，ＧＰＳ模块（２）的输出与中央处理器（１）的ＲＳ２３２串口相连，触摸屏（５）的显示部分与中央处理器（１）内置的ＬＣＤ控制器输出相连，触摸屏（５）的触摸层控制部分与中央处理器（１）的触摸屏接口相连，语音模块（４）与中央处理器（１）的对应Ｉ／Ｏ口相连，存储器（６）接至中央处理器（１）的数据线和地址线上，中央处理器（１）通过串行数据输入总线ＳＤＩ与安全数码卡ＳＤ（９）相连，以太网模块（３）的片选端与中央处理器（１）的片选端相连，中央处理器（１）的外接ＪＴＡＧ接口（８）作为操作系统内核与引导程序的烧写接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈明霞，姬长英，熊迎军，周良，卢之慧，张祥甫，马奉先，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]