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            基于 Android 的無人機共享與管理平臺設計與應用

            發布日期:2021-04-01我要投稿我要評論
             目前,我國大多數地方仍然是無人機普通經營模式,無人機主要以個人經營為主。參考“共享單車”的模式設計無人機共享服務平臺,可以實現無人機作業遠程監控與共享,解決無人機無活可接以及無人機主找機難的局面。隨著物聯網平臺的建設和傳感器技術的發展,對于無人機的共享,越來越具有可行性,手機端與無人機數據終端相連接,實時監測無人機飛行情況,但并沒有完成無人機的共享。文章設計了基于Android的無人機共享平臺實現無人機、機主及管理部門對無人機數據的共享及管理,提高無人機使用效率,加速無人機的發展。

              1.設計方案

              1.1系統需求分析

              共享管理系統要實現的主要功能有:①無人機信息管理;②無人機作業管理;③無人機定位;④無人機預約租賃服務;⑤數據上傳。該系統根據應用對象的不同分為無人機主客戶端和后臺管理端,其整體架構如圖1所示。

              

              1.2控制系統設計方案

              通過GPS定位模塊獲取所在地點的經緯度值并發送到服務器中與高德地圖匹配,使用服務器與手機端相連接并在手機端顯示。在手機端將數據發送到服務器后,服務器進行相應的處理并做出響應,將需要保存的信息存放在服務器數據庫中,以便下次調用。該無人機共享平臺使用Javascript語言進行開發,運用交互UI模式對小程序界面進行設計,通過高德地圖等軟件的API搭建該小程序的GIS,從服務器上獲取無人機的GPS定位信息并顯示在小程序界面上。設計方案如圖2所示。

              

              2.控制系統硬件設計

              控制系統主要硬件為GPS實時定位模塊、定位模塊選用MC20,它是一款超小尺寸GSM/GPRS/GNSS模塊。采用有源天線設計,并且模塊在有GPRS網絡的情況下,支持AGPS輔助功能,加速GPS定位。本定位設備采用高性能的STM32單片機(STM32F103C8T6)作為控制中心,連接GPS模塊、GPRS模塊、存儲模塊、報警功能模塊和電源模塊,并綜合考慮無人機的使用情況擴展相應功能。設備能夠實現GPS模塊采集位置數據,通過UART傳輸到單片機,然后將數據儲存到存儲模塊,并通過GPRS模塊以TCP/IP協議將數據發送至監控中心服務器。報警功能模塊是為了防止無人機未經允許被盜用而設計的,存儲模塊主要為了后續開發而增加的。其主要功能模塊如圖3所示,無人機控制電路如圖4所示。

              

              

              3.系統軟件設計

              本系統調用高德地圖提供的API接口,實現了實時地圖顯示、定位、路徑規劃、導航等功能。無人機可根據共享地圖提供的這些功能快速確定到達終點的路線。系統主要功能包括訂單管理、無人機共享和租賃以及路徑規劃,定位與路徑規劃程序流程圖如圖5所示。

              

              3.1無人機和UI界面

              根據上述系統的需求分析,基于AndroidStudio集成開發工具開發了無人機共享和租賃平臺的小程序,其UI界面如圖6所示,圖6(a)顯示了不同無人機的相關信息,包括無人機的類型、使用價格、剩余臺數、使用時長等信息通過上下滑動屏幕可以顯示更多關于不同類型的無人機的信息。圖6(b)則顯示了不同無人機的詳細信息,包括無人機的使用范圍、使用難度、大眾歡迎程度和使用價格等,方便了機主對無人機的使用。

              

              3.2無人機定位及地圖界面

              圖7(a)是接入無人機共享小程序中的高德地圖,可定位各個無人機的位置。圖中黑色小圓點顯示當前無人機主所在位置。通過地圖的準確定位功能可以找到附近的無人機。點擊立即使用,出現掃碼界面即可實現對無人機的使用。圖7(a)中的右側圖標中,從上到下依次為復位功能、報修功能以及個人用戶的登錄,方便機主使用。在使用無人機過程中出現損壞,點擊報修按鈕,即可進入報修界面,報修界面如圖7(b)所示。利用報修功能,方便對無人機的管理,避免無人機因故障等原因而造成無人機的遺失。

              

              3.3無人機使用計時界面

              圖8是無人機計時功能UI界面,無人機主在用戶端登錄個人賬號即可與自己所在區域內無人機通信和定位,同時記錄使用無人機時間,從而計算此次的消費金額。經測試,該無人機共享平臺可實現2s內無人機GPS定位位置顯示,并在規定時間內完成預約,實現后臺功能與前端頁面能有效交互,測試過程中無人機共享與管理平臺各功能正常運行。該系統界面操作簡單,能高效完成指定任務。

              

              4.結語

              本項目從無人機共享服務的應用性需求出發,采用Javascript語言進行無人機共享與管理平臺系統的開發。該共享平臺分別建立機主客戶端和后臺管理客戶端,實現無人機的科學共享及信息共享,促進無人機使用的傳統模式邁向“互聯網+”的模式,讓使用者和無人機之間能快速、準確傳遞信息,實現無人機資源的合理配置和高效使用,從整體上提高無人機共享管理水平。該系統界面美觀,利于功能拓展,有較強的應用前景,并能為基于大數據的無人機管理系統提供研究基礎。

              作者:宋佳龍 段超然 鄭涵鈺 蔣 梵 錢 偉 王迎斌 (三峽大學機械與動力學院)

              本文刊發于《中國高新科技》雜志2020年第23期

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