[实用新型]一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机应用技术，具体涉及一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统。

背景技术

随着无线电技术、自动控制技术、传感器技术及计算机技术的飞速发展，应用计算机飞行控制系统的无人机可按较复杂的任务剖面飞行，灵活执行多种任务，因此近年来无人机被广泛的应用于各个领域，从最初的航拍娱乐发展到现在的工业应用。

水体采样工作具有一定的地域性和时效性，即在同一水域中要多点采集，在同一地点也要分时段进行采集，人工采集繁琐复杂，经常需借助船舶等交通工具，成本高并受自然地理环境限制大；而多旋翼无人机灵活、稳定并具有远程控制和载重的能力，可以结合水泵作为低成本的水体取样系统。

多旋翼无人机的定位导航系统包括GPS卫星导航、惯性导航单元、气压计等，其融合精度在3m左右，定高精度不能满足水泵采样的高度要求；此外，水面高度随季节和日期变化，GIS数据无法准确预知，水面高度不包含在地图数据中，即使在气压计等辅助条件下依然无法准确获取距离水面的高度；而手动控制无人机高度需借助气压计的高度数据，气压计易受风力的影响，导致气压数值不稳定而使无人机失控，坠落水中，造成严重损失。因此，现有的无人机技术及传感器配置无法实现远程的无人机水泵取样任务，需要研究一套完善稳定的无人机水泵取样远程控制系统。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提出一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统，以准确测量水面高度，随时远程控制水泵的开启和关闭。

本实用新型采用以下述技术方案予以实现：

一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统包括无人机、飞行控制系统、与所述飞行控制系统连接的超声传感器、为所述无人机提供电力的电机、通过继电器与所述飞行控制系统连接的水泵、与水泵进水管相连的取样管和与水泵出水管相连的取样容器，所述飞行控制系统可与地面软件站通讯。继电器的VCC引脚接直流电源正极、GND引脚接负极、ON端引脚接水泵工作电源的正极、COM端引脚接工作水泵的正极输入端，IN端引脚与飞行控制系统的辅助输出信号端相连，设置继电器为高电平触发，水泵的负极与电源负极相连。超声传感器通过串口或者I2C总线接口与所述的飞行控制系统连接，所述飞行控制系统通过trig信号激励所述超声传感器发射脉冲信号。

超声传感器为测量水面高度的传感器，与飞行控制系统连接，将测量的距离水面高度信息传输给飞行控制系统，飞行控制系统通过高度信息来控制电机转动速度达到在某个高度固定不变，而水泵通过继电器与飞行控制系统相连接，通过控制飞行控制系统的输出电平来控制继电器的开关，从而实现水泵的开关。

与现有技术相比，本实用新型能准确测量水面高度，随时远程控制水泵的开启和关闭，便于多点、多时、定点、定时取样。

附图说明

图1：本实用新型系统的结构示意图；

图2：本实用新型信号处理结构图。

其中：1.无人机；2.飞行控制系统；3.继电器；4.水泵；5.取样管；6.取样容器；7.超声传感器。

具体实施方式

采用四旋翼无人机1为载体，在青岛市黄岛区进行实验。下面结合附图对本实用新型一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统进行详细描述。

如图1-2所示，一种基于超声传感器的无人机水泵取样远程控制系统，包括四旋翼无人机1、飞行控制系统2、与飞行控制系统2连接的超声传感器7、通过继电器3与飞行控制系统2连接的水泵4、与水泵4进水管相连的取样管5和与水泵4出水管相连的取样容器6，取样管5为2米长的软管，用于吸取水体样本。飞行控制系统2通过数传模块与地面站软件进行通信，继电器3的VCC引脚接直流电源正极、GND引脚接负极、ON端引脚接水泵工作电源的正极、COM端引脚接工作水泵的正极输入端，IN端引脚与飞行控制系统2的辅助输出信号端相连，设置继电器3为高电平触发，水泵4的负极与电源负极相连。超声传感器7通过串口或者I2C总线接口与所述的飞行控制系统2连接，所述飞行控制系统2通过trig信号激励所述超声传感器7发射脉冲信号。脉冲信号打到地面或者水面后反射回超声传感器7并通过接收端接收和检测到反射信号，发射和接收过程的时间间隔为t，则距离水面或地面的高度则计算为t*340/2m，修改地面站软件，增加水泵控制模块。