[发明专利]智能机载测亩仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人遥控农药喷洒飞机实际作业中对不规则地块的面积及相关价格等参数进行自动检测的设备和方法。

技术背景

随着农业发展的需要，各种农机产品竞相产生，无人遥控农药喷洒飞机就是其中的一种。遥控农药喷洒飞机给土地喷洒农药提供了极大便利，节省了人力，也提高了工作效率，然而其工作内容单一，只是机械地给田地喷洒农药，无法估算田地的面积和喷洒农药费用，而现有的土地面积测量仪等软件虽能实现面积的估算和相关费用计算，却无法与农机进行通信、实现实时数据传输；并且现有的土地测量仪器和软件的测量方式均是采用边界测量法，即要求测量人沿被测土地边缘环行一周，才能计算出面积。目前市场上现有的检测器体积大，精度低，携带不方便，而且不宜上机携带，操作复杂，效率低，成本高。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷设计一种既能完成对土地面积的测量和遥控飞机作业费用的计算，也能与遥控飞机采集数据进行对接，实时处理采集数据的智能机载测亩仪。

本发明的技术方案是：本智能机载测亩仪整机系统由硬件部分和PC机软件部分组成；其测量方法是，飞机绕地块作业，机载硬件每隔3-5秒采集地块经纬度数据，通过无线收发模块下传数据，PC机获得测量数据，在PC机上运行软件，处理测量数据，计算出土地面积和相关费用，再次通过无线收发模块将结果上传到机载硬件上显示；

本智能机载测亩仪硬件部分由机载硬件模块和PC机硬件模块组成，其中机载硬件有GPS模块、STC89C52单片机、Si4432无线收发模块、LCD1602液晶显示屏、电源模块、三个非自锁按键；PC机硬件模块是Si4432无线收发模块；

STC89C52单片机程序代码由汇编语言编写，其流程是：开始进行初始化操作，单片机发送指令给GPS模块，控制其采集数据；单片机检测是否有数据传来，该数据或来自GPS模块，或来自PC机Si4432无线收发模块，若有，则接收并存储数据；单片机控制液晶显示屏显示相关数据；检测是否有外部中断，若有，则下载数据；同时单片机将数据传送给机载无线收发模块，机载无线收发模块再将数据下传给PC机无线收发模块；

本智能机载测亩仪PC机软件部分的设计思路为，先获取飞机采集数据点，再从这些数据点中找出边界点，然后用数学方法即三次样条函数来模拟其边界曲线，进而求取模拟边界的面积等参数；由以下步骤组成，

⒈程序初始化

设置参数的初始值、设置运行界面居中显示等；

⒉获取飞机下传的测量数据

测量数据存放在excel表格中，软件通过读取excel表格来获取程序需要的测量数据；飞机下传的测量数据格式为：第一列为数据点的行号；第二、三列为机载硬件GPS模块测量地块的经纬度坐标数据；第四列数据全置为0，同时得到数据矩阵rss；

⒊用chaline()函数来获取数据的边界点

chaline( )函数要事先定义才能调用；由chaline( )函数得到边界点的行号，从而得到边界点坐标；

⒋用三次样条函数来模拟其边界曲线

对于边界不规则土地面积的计算，用三次样条函数来模拟其边界曲线；

⒌核算总费用

计算出地块的面积s（㎡），已知工本单价v1（元/㎡）和人工劳务费用v2（元/㎡），求出该块土地喷洒农药的总费用v（元），计算关系为v = s*v1*v2；

⒍退出程序

计算结束后退出程序，采用问题对话框。

本发明的有益效果：

本发明采用国际通用的51单片机作为处理核心，工作稳定。同时该设计使用的国际通用的TF16E GPS模块具有精度高功耗低，具有很强的稳定性。本智能机载测亩仪采用的Si4432是一款低于1GHz高性能射频收发器。其主要针对工业、科研和医疗(ISM)以及短距离无线通信设备(SRD)。Si4432输出功率可达+20dBm，接收灵敏度达到-121dBm，可提供对数据包处理、数据缓冲FIFO、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、唤醒定时器、低电压检测、温度传感器、8位AD转换器和通用输入/输出口等功能的硬件支持，具有很强的适用性。本发明可以同时在PC端运行编写的土地面积、工时费用计算软件，能够在飞机喷洒作业的同时实时进行采集数据和观察，方便使用，具有很强的通用性，并且具有相关费用计算的功能可以选用。本发明解决了传统测亩仪需要沿被测土地边界运行一周和农业无人机农药喷洒运行轨迹的矛盾、传统分析不规则面积采用直线拟合带来的测定准确率差、效率低的固有缺陷。