Autopilotsystem für landwirtschaftliche Quadcopter mit Luftbildaufnahmen

In diesem Beitrag wird ein GPS-gesteuertes Autopilotsystem für landwirtschaftliche Quadcopter vorgestellt, das eine präzise Luftüberwachung von Reisfeldern ermöglicht. Das System nutzt einen Stellaris EK-LM4F120XL-Mikrocontroller von Texas Instruments, einen Naza-M Lite-Flugcontroller sowie eine 5-Megapixel-Raspberry-Pi-NoIR-Kamera zur Aufnahme von Nahinfrarotbildern. Eine Bodenstation mit MATLAB-basierter Software unterstützt die Echtzeit-GPS-Verfolgung, die Routenvisualisierung und die Übertragung von Flugbefehlen über ein 433-MHz-CC1101-HF-Modul. Der Quadcopter arbeitet im Autopilot-Modus, wobei er GPS-definierte Kontrollpunkte mit einer durchschnittlichen Abweichung von 0,5 Metern abfliegt, oder im manuellen Modus über einen Handcontroller. Die Datenübertragung erfolgt über ein serielles Protokoll mit 115.200 Baud, das Header, XOR-codierte Koordinaten und Prüfsummen enthält. Ein Flussdiagramm veranschaulicht den Flugablauf mit Fehlerkorrektur und Bildaufnahme an festgelegten Punkten. Die Luftbilder werden mittels NDVI verarbeitet, um den Gesundheitszustand der Pflanzen anhand der spektralen Reflexion zu beurteilen. Die Versuchsergebnisse bestätigen eine hohe Positionsgenauigkeit. Zukünftige Arbeiten umfassen die Schädlingserkennung, Ertragsschätzung und verbesserte Flugstabilität. Das von der Can Tho University und dem Can Tho RC Club entwickelte System ist vielversprechend für eine skalierbare landwirtschaftliche Überwachung, erfordert jedoch weitere Verfeinerungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit.