專利名稱：基于嵌入式gps技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)，尤其是一種可直接 應用在農(nóng)用飛機飛播作業(yè)和飛機防治病蟲害作業(yè)以及飛機施肥作業(yè) 中的導航系統(tǒng)。
背景技術：
農(nóng)用飛機作業(yè)傳統(tǒng)導航的方式一般是依靠地勤人員打信號旗的
方法進行作業(yè)導航，然而在這種傳統(tǒng)導航方式存在的很多的問題飛 機超低空飛行以及飛防作業(yè)中使用的農(nóng)藥往往給地勤人員帶來生命 威脅，還經(jīng)常出現(xiàn)大面積重灑、漏灑，過灑的情況；目前國內(nèi)用于農(nóng) 業(yè)領域的定位系統(tǒng)主要是美國Trimble公司開發(fā)的AgGPS農(nóng)用衛(wèi)星定 位系統(tǒng)，該系統(tǒng)定位精度高，但是體積較大，價格昂貴，配合該系統(tǒng) 進行數(shù)據(jù)處理和圖形實時軌跡顯示的機載設備多數(shù)采用工控機，有些 大材小用，且空間占用大，不便于在機艙內(nèi)狹小的工作空間安裝使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足而提供的一種能 夠節(jié)約農(nóng)藥，減短作業(yè)時間的嵌入式GPS技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航系 統(tǒng)。
為了解決上述的技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)
的
一種基于嵌入式GPS技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)，其特征在于，
它主要由中央處理器1、 GPS模塊2、以太網(wǎng)模塊3、語音提示模塊4、 觸摸屏5和存儲器6組成，GPS模塊2的輸出與中央處理器1的RS232 串口相連，觸摸屏5的顯示部分與中央處理器1內(nèi)置的LCD控制器 輸出相連，觸摸屏5的觸摸層控制部分與中央處理器1的觸摸屏接口 相連，語音模塊4與中央處理器1的對應I/O 口相連，存儲器6接至 中央處理器1的數(shù)據(jù)線和地址線上，中央處理器1通過串行數(shù)據(jù)輸入 總線SDI與安全數(shù)碼卡SD 9相連，以太網(wǎng)模塊3的片選端與中央處 理器1的片選端相連，中央處理器1的外接JTAG接口 8作為操作系 統(tǒng)內(nèi)核與引導程序的燒寫接口。
中央處理器1還接有用于程序調(diào)試用的RS232接口 7。
本實用新型的有益效果
1. 節(jié)約地勤費，GPS導航不需設置任何地面信號，可省去信號 設置費、購置費、民工費、交通費、導航人員補助費等。
2. 相比以往的農(nóng)用飛機導航設備，本實用新型的購置成本大為 降低，且方便小巧，穩(wěn)定性高。
3. 節(jié)約農(nóng)藥和飛行費用，優(yōu)化飛行航線，減短作業(yè)時間，有效 減小農(nóng)藥的重灑、漏灑率。


圖1是本實用新型的電原理示意圖。
圖2是本實用新型系統(tǒng)提取串行數(shù)據(jù)的流程圖。
圖3是本實用新型系統(tǒng)獲得坐標投影系數(shù)的流程圖。
圖4是本實用新型系統(tǒng)的作業(yè)預警機制原理坐標圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
如圖1， 一種基于嵌入式GPS技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)，主要由 中央處理器l、 GPS模塊2、以太網(wǎng)模塊3、語音提示模塊4、觸摸屏 5和存儲器6組成，GPS模塊2的輸出與中央處理器1的RS232串 口 7相連，GPS模塊2將接收到的經(jīng)緯度信息送至中央處理器1進行 處理，觸摸屏5的顯示部分與中央處理器1內(nèi)置的LCD控制器輸出 相連，觸摸屏5的觸摸層控制部分與中央處理器1觸摸屏接口相連， 中央處理器1將處理后的經(jīng)緯度信息送至觸模屏5實時顯示，同時觸 模屏5還顯示航道的自動規(guī)劃提示信息，語音模塊4通過與中央處理 器l的對應I/0口相連，在飛機越界時，中央處理器l將預警信息送 至語音模塊4并進行越界語音提示，存儲器6接至中央處理器1的數(shù) 據(jù)線和地址線上，中央處理器1通過串行數(shù)據(jù)輸入總線SDI與安全數(shù) 碼卡9相連，以太網(wǎng)模塊3的片選端與中央處理器1的片選端(nGCS3 腳)相連，中央處理器1的外接JTAG接口 8作為操作系統(tǒng)內(nèi)核與引 導程序的燒寫接口。
中央處理器1可以采用三星公司的S3C2410，是一款高性能32 位ARM9微處理器，作為農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)的核心CPU。
GPS模塊2可以采用瑞士 UBLOX公司的RCB-4H， GPS模塊2
的輸出與中央處理器1的RS232串口相連，并將接收到的經(jīng)緯度信 息送至中央處理器1進行數(shù)據(jù)處理。
觸摸屏5可采用杭州立宇泰公司生產(chǎn)的夏普8寸觸摸屏，其顯示 部分LCD可以采用型號為LQ080V3DG01的夏普8寸液晶屏，它與中央 處理器l內(nèi)置的LCD控制器輸出相連，具有高亮CCFL背光。觸摸屏 5的觸摸層控制部分與中央處理器1的觸摸屏接口相連。
存儲器6由SDRAM， NOR FLASH, NAND FLASH構成，其中， SDRAM型號可為HY57V561620C，用來設置程序堆棧和存放各種變 量等用途，NOR FLASH型號可為Am29LV800B， NAND FLASH型 號可為K9F1208U0M。
中央處理器1還接有RS232接口 7，用作程序調(diào)試。
以太網(wǎng)模塊3作為程序調(diào)試和文件系統(tǒng)燒寫用，開發(fā)過程的多數(shù) 時間，程序不是下載的板子調(diào)試的，而是通過交叉雙絞線與主機建立 網(wǎng)絡文件系統(tǒng)來調(diào)試的，這樣可以避免多次刷寫FLASH而導致 FLASH壽命降低。以太網(wǎng)模塊的主控芯片是CS8900A，片選采用中 央處理器1的nGCS3腳，中斷請求采用EINT9腳。
JTAG接口 8作為操作系統(tǒng)內(nèi)核和引導程序(bootloader)燒寫接 口，所述的JTAG (Joint Text Action Group :聯(lián)合測試小組)是1985 年制定的監(jiān)測PCB和IC芯片的一種標準，1990年被修改為成為IEEE 的一個標準，即IEEE1149.1-1990。通過這個標準，可對具有JTAG 接口的芯片的硬件電路進行邊界掃描和故障檢測。
安全數(shù)碼卡SD 9作為移動存儲設備，用來保存數(shù)據(jù)，通過串行
數(shù)據(jù)輸入總線SDI與中央處理器1相連接。
語音模塊4可采用型號為ZR-YY800的集成電路，它與中央處理 器l的對應I/0 口相連接。
圖2為提取串行數(shù)據(jù)的流程圖，本實用新型中GPS模塊接收到 的經(jīng)緯度信息的是通過RS232串口與中央處理器相連，成功打開串 口后開始檢索以$字符開始的數(shù)據(jù)，成功檢索到數(shù)據(jù)后，開始判斷$ 后是否緊跟GPRMC字符串，若判斷為否則繼續(xù)檢索以$字符開始的 數(shù)據(jù)，若判斷是肯定的則按編碼順序提取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，為GPS提供 準確的數(shù)據(jù)來源。
圖3為獲得坐標投影系數(shù)的流程圖，要將農(nóng)田輪廓顯示在LCD 上，必須計算出農(nóng)田所在的直角坐標系投影到屏幕所在的直角坐標系 的投影系數(shù)，首先由作業(yè)人員手持導航系統(tǒng)采集農(nóng)田的邊界的頂點坐 標，繪制農(nóng)田的輪廓圖，為了保證農(nóng)田形狀能夠相似的顯示在LCD 上，采用x坐標和y坐標分別投影的方式進行坐標映射。測定農(nóng)田邊 界定點的經(jīng)緯度坐標后，對測得的定點坐標進行高斯投影，將其轉(zhuǎn)換 成平面x-y直角坐標，選取頂點中最小的x和最小的y構成一個坐標 點，最大的x和最大的y構成另外一點，以最小點為原點建立相對坐 標系，作為這兩點為頂點的外包矩形，最后采用矩形長度/屏幕有效 顯示區(qū)長度=矩形長邊平行的坐標軸坐標的投影系數(shù)，矩形寬度/屏幕 有效顯示區(qū)寬度=矩形長邊平行的坐標軸坐標的投影系數(shù)。
圖4為本實用新型航道規(guī)劃算法與作業(yè)預警機制原理的示意圖， 其中航道規(guī)劃算法原理為設ABCDE圍成的多邊形為LCD上顯示
的農(nóng)田輪廓，首先根據(jù)圖3中獲得的平面坐標投影系數(shù)將飛機實際作
業(yè)寬度折合到LCD上顯示的航道寬度，從AB邊開始，沿x軸正方 向相隔1/2航道寬度作與AB邊斜率相等的直線，直至多邊形外，這 些等距的直線即是飛機的作業(yè)航道。作業(yè)預警機制原理為由于飛機 相對地面運動速度很快，所以應在飛機距離邊界線一定距離時語音提
醒飛行員注意，防止施藥過界，具體技術路線是分別在多邊形
ABCDE內(nèi)外做相似多邊形A1B1C1D1E1和A2B2C2D2E2，內(nèi)外多邊 形與多邊形ABCDE的距離相等，該距離應根據(jù)飛機的實際飛行速度 確定，當飛機從外部飛向農(nóng)田，接觸到外包多邊形時，語音模塊提示 飛行員即將開始施藥，當飛機從內(nèi)部飛出農(nóng)田，接觸到內(nèi)部多邊形時， 提醒飛行員注意及時停止施藥。
權利要求1. 一種基于嵌入式GPS技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)，其特征在于，它主要由中央處理器(1)、GPS模塊(2)、以太網(wǎng)模塊(3)、語音提示模塊(4)、觸摸屏(5)和存儲器(6)組成，GPS模塊(2)的輸出與中央處理器(1)的RS232串口相連，觸摸屏(5)的顯示部分與中央處理器(1)內(nèi)置的LCD控制器輸出相連，觸摸屏(5)的觸摸層控制部分與中央處理器(1)的觸摸屏接口相連，語音模塊(4)與中央處理器(1)的對應I/O口相連，存儲器(6)接至中央處理器(1)的數(shù)據(jù)線和地址線上，中央處理器(1)通過串行數(shù)據(jù)輸入總線SDI與安全數(shù)碼卡SD(9)相連，以太網(wǎng)模塊(3)的片選端與中央處理器(1)的片選端相連，中央處理器(1)的外接JTAG接口(8)作為操作系統(tǒng)內(nèi)核與引導程序的燒寫接口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式GPS技術的農(nóng)用飛機作業(yè)導航 系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理器(1)接有用于程序調(diào)試用的RS232 接口 (7)。
專利摘要本實用新型涉及一種農(nóng)用飛機作業(yè)導航系統(tǒng)，它主要包括中央處理器(1)以及與中央處理器(1)相連的GPS模塊(2)、以太網(wǎng)模塊(3)、語音提示模塊(4)、觸摸屏(5)和存儲器(6)組成，中央處理器(1)還與安全數(shù)碼卡(9)相連，中央處理器(1)的外接JTAG接口(8)作為操作系統(tǒng)內(nèi)核與引導程序的燒寫接口，中央處理器(1)亦接有用于程序調(diào)試用的RS232接口(7)。本新型的主要用途是節(jié)約農(nóng)藥和飛行費用，優(yōu)化飛行航線，減短作業(yè)時間，有效減小農(nóng)藥的重灑、漏灑率。
文檔編號G01C21/00GK201203426SQ200820036548
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)明者盧之慧, 良 周, 姬長英, 張祥甫, 沈明霞, 熊迎軍, 馬奉先 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學