[实用新型]一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及视觉跟踪技术领域，特别是一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪目标的控制系统。

背景技术

近几年，旋翼无人机频繁地出现公众的视野当中，如交通部门利用旋翼无人机实时检查路况、隐蔽地抓拍高速公路上的违章驾驶行为；大型发电站利用旋翼无人机对太阳能电板进行巡检；救援部队利用旋翼无人机侦测受灾情况并及时给受灾群众投送食物和药品等必要物资。诸如此类的运用还有很多，可见旋翼无人机在民用、救援甚至军事应用中都扮演着十分重要的角色。

然而，上述的这些应用几乎都是在户外GPS信号较强的情况下，利用机载的GPS来给旋翼无人机实时地提供导航信息或者通过预设航点来完成旋翼无人机按照预设航线飞行的任务。显然，这种方法在一定程度上限制了旋翼无人机的应用范围。一是使用环境得具有较强的GPS信号，除此之外，GPS导航的精度受多种因素的影响，其误差也不能很好的控制在一定的范围之内。因此，在无较好的GPS 信号的情况下，就需要利用计算机视觉来辅助旋翼无人机来完成其对移动目标稳定跟踪等飞行任务，这就可以扩大旋翼无人机的使用环境。目前，常用的技术方案是机载部分将摄像头模块获取的图像信息发送至地面站处理，地面站再将处理得到的导航信息发送给旋翼无人机，从而控制旋翼无人机对于移动目标的跟踪飞行。但采用这种技术方案具有以下不足：第一，在图像传输过程中，图像信息难以避免地受到环境的干扰并且信息处理及传输的实时性也难以得到保证。第二，利用机载气压计或者GPS所获取旋翼无人机实时飞行高度也具有较大的误差。因此，采用这一技术方案难以实现旋翼无人机对移动目标准确稳定的跟踪。

而实现旋翼无人机对地面移动目标准确并且稳定的跟踪是未来实现无人机和运动的地面机器人进行空地协作的基础。因此，迫切需要解决这一问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统，本实用新型有效地提高了跟踪的精度与稳定性，结构简单且成本低。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统，包括机载部分，所述机载部分包括旋翼无人机的飞行控制器、超声波测距模块和视觉导航模块，所述视觉导航模块包括图像处理器、摄像头模块和固定在旋翼无人机正下方的两轴无刷云台，所述摄像头模块和超声波测距模块均固定于两轴无刷云台上，且保持摄像头模块的镜头和超声波测距模块均与水平面平行；超声波测距模块与飞行控制器连接，摄像头模块、图像处理器、飞行控制器依次顺序连接。

作为本实用新型所述的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统进一步优化方案，超声波测距模块通过I2C总线接口与飞行控制器相连，摄像头模块通过USB接口与图像处理器相连，图像处理器通过USB转TTL串口模块与飞行控制器相连。

作为本实用新型所述的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统进一步优化方案，还包括配备有动力单元的机架、安装在旋翼无人机上的遥控接收机、第一无线通讯模块和地面站部分，所述地面站部分包括第二无线通讯模块和地面测试模块，所述第一无线通讯模块包括机载数传模块和机载图传发送模块；所述第二无线通讯模块包括地面站数传模块和地面站图传接收模块；所述动力单元包括电机、与电机相连的电调和固定在电机上的螺旋桨；其中，

遥控接收机与飞行控制器连接，飞行控制器、电调、电机依次顺序连接，图像处理器、机载图传发送模块、地面站图传接收模块、地面测试模块依次顺序连接，地面测试模块、地面站数传模块、机载数传模块、飞行控制器依次顺序连接。

作为本实用新型所述的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统进一步优化方案，两轴无刷云台为TAROT公司研制的GoPro两轴无刷云台。

作为本实用新型所述的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统进一步优化方案，超声波测距模块为I2CXL-MaxSonar-EZ4的工业级超声波传感器。

作为本实用新型所述的一种基于视觉的旋翼无人机稳定跟踪移动目标的控制系统进一步优化方案，还包括电源模块，所述电源模块包括一块锂电池和稳压模块；从锂电池接出两个电源端子，其中的一电源端子接动力单元，从而给电机供电，另一电源端子通过连接稳压模块来给图像处理器、两轴无刷云台和飞行控制器供电。