一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機制造技術

本發明專利技術公開了一種基于NB?IoT的AI掃雷無人機，該無人機包括用于飛行的上位機以及用于控制該上位機飛行的下位機，上位機與下位機之間采用NB?IoT技術進行數據遠程傳輸；該無人機包括設置在上位機上的金屬傳感器、飛行高度控制模塊、GPS定位模塊以及報警模塊；其中，金屬傳感器，用于感應地面金屬物體；飛行高度控制模塊，用于實時監測上位機與地面的距離，根據反饋進行智能調整以控制無人機飛行高度；報警模塊，用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后發出警報；GPS定位模塊，用于將金屬傳感器在感應金屬物體時將該地面坐標信息發送給下位機。該本發明專利技術能使得人們從傳統掃雷的高危工作環境中解放，同時在掃到雷時發出的警報也能很好地提示工作人員。

【技術實現步驟摘要】
一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機
本專利技術屬于無人機應用
，尤其涉及一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機。
技術介紹
在近代各種大小規模戰爭中，地雷是戰爭的必要組成部分。地雷易生產、易埋設、成本低、殺傷大、種類多、難排除，對敵方運動有極大的阻滯效果，因此廣受軍方的青睞。然而戰爭結束后，那些地雷卻被永遠地被遺忘在地下，遺留的地雷給當地的居民的日常生活帶來了巨大的影響，他們的生命安全無時無刻不受到爆炸的威脅，尤其是在一些偏僻山區，那些地方的地雷使用傳統掃雷的危險系數是相當之高，并且掃雷工程師的工作難度也是非常地大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機，旨在解決傳統掃雷過程中危險系數高、工作難度大、效率低的問題。本專利技術是這樣實現的，一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機，該無人機包括用于飛行的上位機以及用于控制該上位機飛行的下位機，上位機與下位機之間采用NB-IoT技術進行數據遠程傳輸；該無人機包括設置在上位機上的金屬傳感器、飛行高度控制模塊、GPS定位模塊以及報警模塊；其中，所述金屬傳感器，用于感應地面金屬物體；所述飛行高度控制模塊，用于實時監測上位機與地面的距離，根據反饋進行智能調整以控制無人機飛行高度；所述報警模塊，用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后發出警報；所述GPS定位模塊，用于將金屬傳感器在感應金屬物體時將該地面坐標信息發送給下位機。優選地，所述上位機中設置有航跡規劃模塊，該航跡規劃模塊采用主動SLAM航跡規劃算法以設定上位機在規定區域內的飛行軌跡。優選地，所述上位機還包括引爆物放置模塊，該引爆物放置模塊用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后，控制無人機下降到當前位置并放置引爆物。優選地，所述金屬傳感器為轉換器LDC1000，該LDC1000轉換器SPI總線與MSP430F5529的連接，該MSP430F5529與圖像顯示模塊SSD1963TFT數據連接，MSP430F5529與圖像顯示模塊SSD1963TFT設置在下位機上。優選地，所述飛行高度控制模塊采用STC12C5A60S2單片機進行數據處理。本項目的主要研究內容是在現有的無人機的基礎之上，對其添加LDC1000金屬傳感器等一系列設備，采用NB-IoT實現無人機數據遠程傳輸，再加上精密的主動SLAM航跡規劃算法，在一片區域內高效地執行探雷任務。本專利技術通過手動操控的方式控制無人機飛到雷區，然后無人機就可以按照事先設計的航跡在規定的區域飛行，當其雷區上檢測到地雷時，能發出閃爍的燈光并產生蜂鳴聲，緩緩降落放置炸藥，同時對終端發射其位置坐標信息。無人機可以利用超聲波傳感器實時監測到其與地面的距離，根據反饋進行智能調整，從而很好地控制飛行高度，保證其與地面的高度恒為一個定值，進一步達到提升探雷的準確度的效果。掃雷主要用到的金屬傳感器是利用電磁感應原理，傳感器檢測面會產生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器的檢測范圍時，金屬中產生渦流吸收了振蕩器能量，使振蕩減弱停振。這中間的轉換經放大器的放大后輸出，從而判斷出地下是否有雷。位置坐標的傳輸依賴于GPS定位。這一功能將雷區的精確的坐標信息發送給終端，然后我們可以直觀的了解到究竟何處有雷何處無雷。在此功能的加持下，使得夜間掃雷不再是個難題。相比于現有技術的缺點和不足，本專利技術具有以下有益效果：(1)該本專利技術掃雷無人機能使得人們從傳統掃雷的高危工作環境中解放，同時在掃到雷時發出的警報也能很好地提示工作人員，防止工作人員在操作時不小心引爆地雷，此外，無人機懸浮在空中，萬一地雷爆炸，其也不會被波及而受損，有著絕對的安全優勢。(2)在主動SLAM航跡規劃算法的支持下，本專利技術無人機的掃雷速度遠遠大于普通掃雷工程師的速度；此外，傳統掃雷很大幾率會導致地雷在排出時直接被引爆，使得掃雷工程師受傷，嚴重影響了掃雷的效率。(3)有了GPS功能，無人機可以將地雷的位置鎖定在一個絕對精準的坐標區域，在特定情況下，無人機不僅能傳送會地雷的x與y軸坐標，還能發送出z軸高度坐標，這是傳統掃雷所無法媲美的。尤其是在坑坑洼洼地山區，無人機可以通過金屬傳感器得到地雷位置，再與當地海拔比較，從而計算出地雷的z軸坐標，可見其獨一無二的作用。(4)無人機通過使用最優控制的主動SLAM航跡規劃算法，能夠在一定的區域內自動進行掃雷工作。本專利技術只需要將其飛行路線提前輸入到無人機內，然后再手動操控無人機進去雷區，之后無人機便可開始自動地執行任務，非常方便。(5)無人機易于攜帶，除了無人機最多還需一個遙控器，幾乎不占任何物理空間。而傳統掃雷則由各種單獨的傳感器組裝而成，攜帶起來相當的麻煩，相比而言，無人機在掃雷開始前就已經領先了一大截。附圖說明圖1是本專利技術軟件對應硬件系統結構示意圖；圖2是LDC1000通過SPI總線與MSP430F5529的連接圖圖3是STC12C5A60S2單片機引腳圖；圖4是系統整體結構圖；圖5是超聲波發射電路圖；圖6是超聲波接受電路圖；圖7是無人機二維模型；圖8是無人機隨機SLAM；圖9是基于最優控制無人機的主動SLAM。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術公開了一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機，該無人機包括用于飛行的上位機以及用于控制該上位機飛行的下位機，上位機與下位機之間采用NB-IoT技術進行數據遠程傳輸；其特征在于，該無人機包括設置在上位機上的金屬傳感器、飛行高度控制模塊、GPS定位模塊以及報警模塊；其中，所述金屬傳感器，用于感應地面金屬物體；所述飛行高度控制模塊，用于實時監測上位機與地面的距離，根據反饋進行智能調整以控制無人機飛行高度；所述報警模塊，用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后發出警報；所述GPS定位模塊，用于將金屬傳感器在感應金屬物體時將該地面坐標信息發送給下位機。此外，所述上位機中設置有航跡規劃模塊，該航跡規劃模塊采用主動SLAM航跡規劃算法以設定上位機在規定區域內的飛行軌跡。從實際應用方面來說，本專利技術更具體從以下幾個方面介紹。一、掃雷功能(金屬檢測裝置)金屬檢測裝置采用了電磁感應原理。利用傳感器對地雷表面的金屬進行探測，并實時進行數據傳輸，判斷地雷位置。法拉第定律和楞次定律是電磁感應原理的核心。根據法拉第定律，當傳感器線圈通以正弦交變電流I1時，線圈周圍空間產生正弦交變磁場H1，使置于此磁場中的金屬導體中產生感應電渦流I2，I2又產生新的交變磁場H2。根據楞次定律，H2的作用將反抗原磁場H1，由于磁場H2的作用，渦流要消耗掉一部分能量，導致傳感器線圈的等效阻抗發生變化，線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬物體的電渦流效應。渦流是金屬物體的距離、大小、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機，該無人機包括用于飛行的上位機以及用于控制該上位機飛行的下位機，上位機與下位機之間采用NB-IoT技術進行數據遠程傳輸；其特征在于，該無人機包括設置在上位機上的金屬傳感器、飛行高度控制模塊、GPS定位模塊以及報警模塊；其中，/n所述金屬傳感器，用于感應地面金屬物體；/n所述飛行高度控制模塊，用于實時監測上位機與地面的距離，根據反饋進行智能調整以控制無人機飛行高度；/n所述報警模塊，用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后發出警報；/n所述GPS定位模塊，用于將金屬傳感器在感應金屬物體時將該地面坐標信息發送給下位機。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于NB-IoT的AI掃雷無人機，該無人機包括用于飛行的上位機以及用于控制該上位機飛行的下位機，上位機與下位機之間采用NB-IoT技術進行數據遠程傳輸；其特征在于，該無人機包括設置在上位機上的金屬傳感器、飛行高度控制模塊、GPS定位模塊以及報警模塊；其中，
所述金屬傳感器，用于感應地面金屬物體；
所述飛行高度控制模塊，用于實時監測上位機與地面的距離，根據反饋進行智能調整以控制無人機飛行高度；
所述報警模塊，用于在金屬傳感器感應到地面金屬物體后發出警報；
所述GPS定位模塊，用于將金屬傳感器在感應金屬物體時將該地面坐標信息發送給下位機。


2.如權利要求1所述的基于NB-IoT的AI掃雷無人機，其特征在于，所述上位機中設置有航跡規劃模塊，該航跡規劃模塊采用主動SLAM航跡規劃算法以設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙凱，周旭，周佳，
申請(專利權)人：趙凱，
類型：發明
國別省市：江蘇;32