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基于 Android 的无人机共享与管理平台设计与应用

发布日期:2021-04-01我要投稿我要评论
 目前,我国大多数地方仍然是无人机普通经营模式,无人机主要以个人经营为主。参考“共享单车”的模式设计无人机共享服务平台,可以实现无人机作业远程监控与共享,解决无人机无活可接以及无人机主找机难的局面。随着物联网平台的建设和传感器技术的发展,对于无人机的共享,越来越具有可行性,手机端与无人机数据终端相连接,实时监测无人机飞行情况,但并没有完成无人机的共享。文章设计了基于Android的无人机共享平台实现无人机、机主及管理部门对无人机数据的共享及管理,提高无人机使用效率,加速无人机的发展。

  1.设计方案

  1.1系统需求分析

  共享管理系统要实现的主要功能有:①无人机信息管理;②无人机作业管理;③无人机定位;④无人机预约租赁服务;⑤数据上传。该系统根据应用对象的不同分为无人机主客户端和后台管理端,其整体架构如图1所示。

  

  1.2控制系统设计方案

  通过GPS定位模块获取所在地点的经纬度值并发送到服务器中与高德地图匹配,使用服务器与手机端相连接并在手机端显示。在手机端将数据发送到服务器后,服务器进行相应的处理并做出响应,将需要保存的信息存放在服务器数据库中,以便下次调用。该无人机共享平台使用Javascript语言进行开发,运用交互UI模式对小程序界面进行设计,通过高德地图等软件的API搭建该小程序的GIS,从服务器上获取无人机的GPS定位信息并显示在小程序界面上。设计方案如图2所示。

  

  2.控制系统硬件设计

  控制系统主要硬件为GPS实时定位模块、定位模块选用MC20,它是一款超小尺寸GSM/GPRS/GNSS模块。采用有源天线设计,并且模块在有GPRS网络的情况下,支持AGPS辅助功能,加速GPS定位。本定位设备采用高性能的STM32单片机(STM32F103C8T6)作为控制中心,连接GPS模块、GPRS模块、存储模块、报警功能模块和电源模块,并综合考虑无人机的使用情况扩展相应功能。设备能够实现GPS模块采集位置数据,通过UART传输到单片机,然后将数据储存到存储模块,并通过GPRS模块以TCP/IP协议将数据发送至监控中心服务器。报警功能模块是为了防止无人机未经允许被盗用而设计的,存储模块主要为了后续开发而增加的。其主要功能模块如图3所示,无人机控制电路如图4所示。

  

  

  3.系统软件设计

  本系统调用高德地图提供的API接口,实现了实时地图显示、定位、路径规划、导航等功能。无人机可根据共享地图提供的这些功能快速确定到达终点的路线。系统主要功能包括订单管理、无人机共享和租赁以及路径规划,定位与路径规划程序流程图如图5所示。

  

  3.1无人机和UI界面

  根据上述系统的需求分析,基于AndroidStudio集成开发工具开发了无人机共享和租赁平台的小程序,其UI界面如图6所示,图6(a)显示了不同无人机的相关信息,包括无人机的类型、使用价格、剩余台数、使用时长等信息通过上下滑动屏幕可以显示更多关于不同类型的无人机的信息。图6(b)则显示了不同无人机的详细信息,包括无人机的使用范围、使用难度、大众欢迎程度和使用价格等,方便了机主对无人机的使用。

  

  3.2无人机定位及地图界面

  图7(a)是接入无人机共享小程序中的高德地图,可定位各个无人机的位置。图中黑色小圆点显示当前无人机主所在位置。通过地图的准确定位功能可以找到附近的无人机。点击立即使用,出现扫码界面即可实现对无人机的使用。图7(a)中的右侧图标中,从上到下依次为复位功能、报修功能以及个人用户的登录,方便机主使用。在使用无人机过程中出现损坏,点击报修按钮,即可进入报修界面,报修界面如图7(b)所示。利用报修功能,方便对无人机的管理,避免无人机因故障等原因而造成无人机的遗失。

  

  3.3无人机使用计时界面

  图8是无人机计时功能UI界面,无人机主在用户端登录个人账号即可与自己所在区域内无人机通信和定位,同时记录使用无人机时间,从而计算此次的消费金额。经测试,该无人机共享平台可实现2s内无人机GPS定位位置显示,并在规定时间内完成预约,实现后台功能与前端页面能有效交互,测试过程中无人机共享与管理平台各功能正常运行。该系统界面操作简单,能高效完成指定任务。

  

  4.结语

  本项目从无人机共享服务的应用性需求出发,采用Javascript语言进行无人机共享与管理平台系统的开发。该共享平台分别建立机主客户端和后台管理客户端,实现无人机的科学共享及信息共享,促进无人机使用的传统模式迈向“互联网+”的模式,让使用者和无人机之间能快速、准确传递信息,实现无人机资源的合理配置和高效使用,从整体上提高无人机共享管理水平。该系统界面美观,利于功能拓展,有较强的应用前景,并能为基于大数据的无人机管理系统提供研究基础。

  作者:宋佳龙 段超然 郑涵钰 蒋 梵 钱 伟 王迎斌 (三峡大学机械与动力学院)

  本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第23期

 
本文链接:https://www.81uav.cn/tech/202104/01/1021.html
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