[发明专利]基于北斗卫星系统的无人机智能节水灌溉系统及构建方法

摘要

本发明公开一种基于北斗卫星系统的无人机智能节水灌溉系统及构建方法，包括土壤信号采集系统，用于接收来自土壤的反射信号，经GNSS主板转换成二进制数据流，通过无线网络系统传输到云计算服务系统；云计算服务系统，规划飞行航线，向无人机传达指令，对接收的数据流进行土壤湿度反演运算，结合作物和季节特点制定合理的灌溉方案，向灌溉系统发送指令；灌溉系统，接收云计算服务系统的灌溉指令，对土壤进行定量精确灌溉；无线网络传输系统完成系统之间的数据流和指令的传输与发送以及农田的实时监控。本发明公开的智能、定位和精确的方法实现了土壤的智能节水灌溉，提高了农业生产效率，节约人力资源，促进农业的现代化与智能化发展。

主权项

一种基于北斗卫星系统的无人机智能节水灌溉系统，其特征在于：包括：土壤信号采集系统，利用搭载北斗导航系统的无人机接收来自土壤的反射信号和定位；土壤信号采集系统由无人机和其上搭载的双天线系统、供电装置和GNSS主板组成；双天线系统安装有两根同高度、不同朝向的天线，其中北斗直达信号接收机天线垂直朝上，内置的北斗/GPS芯片，用于接收北斗卫星的高仰角卫星信号，采用自主定位模式完成定位；北斗反射信号接收机天线斜朝下45°，用来接收北斗卫星反射信号，信号经过北斗直达信号采集模块、北斗反射信号采集模块处理提取出仰角、方位角、信噪比和土壤反射信号，采集到的信号由GNSS主板转换为二进制数据流，通过无线网络传输系统传输到云计算服务系统；云计算服务系统，设计和控制无人机的航线并反演土壤反射信号得到土壤湿度，当土壤湿度低于设定值即开启灌溉系统；云计算服务系统包括算法模块、数据库模块以及网络通信模块；其中算法模块根据农田位置和数字高程参数规划无人机飞行航线，向无人机传达指令，对土壤信号进行采集；根据土壤信号采集系统和GPS分别所提供的土壤信号和定位信息，计算出土壤的位置，借助土壤微波辐射亮温正向模型对土壤湿度反演运算，结合作物和季节特点制定灌溉方案，向灌溉设备发送指令；数据库模块用于存储数据；网络通信模块用于发送指令和接收数据；灌溉系统，用于接收云计算服务系统的灌溉指令，对土壤进行定量精确灌溉；灌溉系统包括网络模块、水量控制模块；其中，所述的网络模块用于灌溉系统与云计算服务系统之间的信息透传以及向水量控制模块发送指令；所述的水量控制模块用于接收网络模块发送的指令，控制喷头出水量；无线网络传输及监控系统：用于土壤信号采集系统、灌溉系统与云计算服务系统之间的数据传输和信息传递以及农田的实时监控；无线网络传输及监控系统包括:ZigBee网络模块、GPRS模块；其中，所述的ZigBee网络模块用于土壤信号采集系统、灌溉系统与云计算服务系统之间的信息透传；所述的GPRS模块用于农田的实时监控和系统之间辅助信息传递。