System autopilota do quadkopterów rolniczych z funkcją obrazowania z powietrza

W niniejszym artykule przedstawiono system autopilota sterowanego za pomocą GPS przeznaczony dla quadkopterów rolniczych, umożliwiający precyzyjny monitoring pól ryżowych z powietrza. System wykorzystuje mikrokontroler Texas Instruments Stellaris EK-LM4F120XL, kontroler lotu Naza-M Lite oraz 5-megapikselową kamerę Raspberry Pi NoIR do rejestrowania obrazów w bliskiej podczerwieni. Stacja naziemna z oprogramowaniem opartym na MATLAB-ie obsługuje śledzenie GPS w czasie rzeczywistym, wizualizację trasy oraz transmisję poleceń lotu za pośrednictwem modułu radiowego CC1101 o częstotliwości 433 MHz. Kwadrokopter działa w trybie autopilota, podążając za punktami kontrolnymi zdefiniowanymi przez GPS z średnim błędem wynoszącym 0,5 metra, lub w trybie ręcznym za pomocą ręcznego kontrolera. Transmisja danych wykorzystuje protokół szeregowy o prędkości 115 200 bodów z nagłówkami, współrzędnymi zakodowanymi metodą XOR oraz sumami kontrolnymi. Schemat blokowy szczegółowo przedstawia proces lotu wraz z korekcją błędów i rejestracją obrazów w wyznaczonych punktach. Obrazy lotnicze są przetwarzane przy użyciu wskaźnika NDVI w celu oceny stanu zdrowia roślin na podstawie odbicia spektralnego. Wyniki eksperymentów potwierdzają wysoką dokładność pozycjonowania. Przyszłe prace obejmują wykrywanie szkodników, szacowanie plonów oraz poprawę stabilności lotu. System, opracowany przez Uniwersytet Can Tho i Can Tho RC Club, jest obiecujący pod względem skalowalnego monitorowania rolnictwa, choć w celu zapewnienia niezawodności konieczne jest jego dalsze udoskonalenie.