基于北斗定位的无人机机载式移动空气检测云平台

1基于北斗定位的无人机机载式移动空气检测云平台【摘要】 针对我国环境监测区域固定、检测技术单一等问题。基于最新的无人机与我国北斗导航定位技术，本作品以无人机作为移动空气质量检测载体，由STM32处理空气质量传感器的数据，通过北斗卫星定位获得位置信息，利用无线传输技术将空气质量及位置信息传输至上位机，以实现基于无人机和北斗定位技术、移动空气监测的云平台功能。【关键词】无人机，北斗定位，环境监测，云平台，STM32项目背景：11项目研究的目的、意义环境监测是环境保护工作中的基础性工作，对整个环保工作起着至关重要的作用。然而，我国的环境监测站都是在城市及周边地区设置固定监测点位，数量也十分有限，这种以点带面进行监测的方法，难以动态、大面积反应环境问题和变化，对环境污染和生态灾害也不能实施大面积、全天侯、全天时的动态监测。因此，为了得到完整的城市环境空气质量信息，必须开发具有移动性和高性能的环境监测系统。目前我国环境问题主要以雾霾为主，在恶劣的条件下以人工的方式去户外监测环境指标对人体的伤害不言而喻，并且由于能见度及道路拥堵等问题不适合环境监测车的出动。相比之下，无人机具有进行环境监测的先天优势。卫星定位导航系统和无人机是环境监测领域两个重要的研究课题，国内外的学者也一直在研究定位导航在环境监测方面的应用，现已开发天文气象导航，飞机恶劣环境监测等项目，我国也在卫星导航系统上做了相关研究。我国的北斗导航系统，将主要用于国家经济建设，为我国的交通运输、气象、海洋、灾害预报、通信等众多行业提供高效的导航定位服务。以上研究，我们团队设计并且测试了这款基于北斗定位的无人机载式空气质量监测云平台。系统硬件电路主要由两大模块组成，其中核心部分由无人机、主控模块、电源模块、串行通信模块、无线数据传输模块、液晶显示模块以及PM25灰尘检测模块组成。为了能够获取由无线模块发送的北斗和PM25传感器信息，我们设计了相应的上位机软件（基于 MICROSOFT VISUAL STUDIO平台），获得所需的位置和环境信息，可在PC终端上调用电子地图显示出来。结合本报告主要介绍了这个系统的组成部分，测试情况，优缺点，以及一些技术问，最后介绍了测试及主要参数，对系统未来的改进方向和发展前景进行了展望与总结。

724 无线通信模块发射功率：（MAX）65+0Db接收灵敏度：小于—90Db传输距离：（250Kbps）约20KMNRF24L01是一款工作在24-25GHz世界通用ISM频段的单片收发芯片，无线收发器包括：频率发生器，增强型SchockBurstTM模式控制器，功率放大器，晶体放大器，调制器，解调器，输出功率频道选择和协议设置可以通过SPI接口进行设置的极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为6dBm时电流消耗为90Ma,接收模式为123Ma掉电模式和待机模式下电流消耗更低。开放ISM 频段，最大0dBm 发射功率，免许可证使用。支持六路通道的数据接收1低工作电压：19～36V低电压工作2高速率：2Mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置1Mbps或者2Mbps的空中传输速率）3多频点：125 频点，满足多点通信和跳频通信需要4超小型：内置24GHz天线，体积小巧，15x29mm（包括天线）5低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。6低应用成本：NRF24L01 集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，NRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。7便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制 自动存储未收到应答信号的数据包自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程载波检测—固定频率检测 内置硬件 CRC 检错和点对多点通信地址控制数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道标准插针Dip254MM间距接口，便于嵌入式应用