一种四轴探测飞行器

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一种四轴探测飞行器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及飞行器控制与图像传输领域，更具体地说，涉及一种四轴探测飞行器。\n背景技术\n[0002] 飞行器可为多个领域提供技术支撑，飞行不受地域限制，飞行轨道可预先设定，也可随时更改，从20 世纪中期开始，无人飞行器设备已被广泛应用于战争中，一些国家曾用无人飞行器进行战地侦查以及危险地区的地形探测等作业。如今，越来越多的领域需要用到无人驾驶系统，从而无人飞行器的飞行控制研究越来越受到人们的重视。目前的一些无人飞行器已进入自控飞行的时代，采用预先设定好的航线进行飞行，脱离了人工遥控，其优点是可以自动完成指定的高空侦测任务，无需人工控制。另外，也有一些无人飞行器上装有摄像机，可在高空对地面进行实时监控及录像，并通过微波或WiFi等方式将采集到的视频信号发送至地面基站。通常情况下，这些无人飞行器根据预先设定好的航线飞行，从而完成大范围内区域的高空监控和巡航。然而，随着人们对安防智能化和无人职守监控的要求越来越高，如何提高无人飞行器监控系统的人工智能特性，使得无人飞行器能够脱离预先设定的航线和人工远程控制，自动完成侦测、巡航或追踪任务，使得无人飞行器具有更多、更强大的功能，无人飞行器对目标跟踪的精度更高，成为人工智能科学研究的重要任务。\n[0003] 中国月刊《科技广场》，国内刊号CN36－1253/N，期数为2010年第09期，论文名称为一种新型四轴搜救飞行器设计。该论文设计了一种新型的四轴搜救飞行器，包括MSP430单片机、旋翼电机、姿态检测模块、无线视频传输模块、无线遥控模块等,其中姿态检测由陀螺仪传感器、加速度传感器以及大气压传感器。该设计主要目的是为了解决重大自然灾害的灾后现场搜救问题，可以通过远程控制飞行器对灾害现场进行搜索并将采集的图片传回地面。但是，该设计采用远程控制，不可以进行大范围的搜救，大大降低了实用性。\n发明内容\n[0004] 要解决的技术问题\n[0005] 针对现有的搜救飞行器操作不灵活且不能在复杂环境下自主导航进行飞行搜救的缺点，本实用新型提供了一种四轴探测飞行器，它可以实现视频实时回传，并可实现远程遥控和自主导航功能。\n[0006] 技术方案\n[0007] 本实用新型的目的通过以下技术方案实现：\n[0008] 一种四轴探测飞行器，包括传感器模块、电机驱动模块、无线通讯模块一、MCU模块和远程控制中心，还包括图像采集处理模块，传感器模块、电机驱动模块、图像采集处理模块和无线通讯模块一分别与MCU模块相连接；所述的无线通讯模块一和所述的图像采集处理模块均与所述的远程控制中心连接，远程控制中心包括无线通讯模块二、控制模块、储存器、图像接收模块和显示器；图像接收模块、无线通讯模块二和显示器分别与储存器连接；\n控制模块分别与无线通讯模块二和储存器连接。 \n[0009] 优选地，传感器模块包括加速度传感器、陀螺仪传感器和气压传感器。\n[0010] 优选地，加速度传感器和陀螺仪传感器采用MPU6000模块；气压传感器采用SMD085模块。\n[0011] 优选地，电机驱动模块包括4个直流无刷电机；无线通讯模块一和无线通讯模块二采用2.4Ghz无线模块；图像采集处理模块和图像接收模块之间采用无线视频传输； MCU模块采用STM32F103RCT6。\n[0012] 有益效果\n[0013] 相比于现有技术，本实用新型的优点在于：\n[0014] （1）本使用新型的一种四轴探测飞行器，其控制模块采用微处理器，与传统的飞行控制器相比，大大降低了系统的开发成本； \n[0015] （2）本使用新型的一种四轴探测飞行器，集图像采集、分析处理、无线回传于一体，大大缩小了本实用新型的体型，使得其在执行任务时更加灵活；\n[0016] （3）本使用新型的一种四轴探测飞行器，图像采集处理模块可以实现定位功能，使本实用新型具备了自主搜寻目标的能力。\n附图说明\n[0017] 图1为本实用新型的整体结构框图；\n[0018] 图2为本实用新型的图像采集处理模块采集图像和回传功能的工作原理图；\n[0019] 图3为本实用新型的图像采集处理模块自主追踪功能的工作原理图。\n具体实施方式\n[0020] 下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。\n[0021] 实施例1\n[0022] 本实用新型的一种四轴探测飞行器（以下简称飞行器），如图1所示，包括传感器模块、电机驱动模块、无线通讯模块一、MCU模块、无线通讯模块二、控制模块、储存器、图像接收模块和显示器，还包括图像采集处理模块。其中传感器模块、电机驱动模块、图像采集处理模块和无线通讯模块一分别与MCU模块相连接；远程控制中心包括无线通讯模块二、控制模块、储存器、图像接收模块和显示器。无线通讯模块一和所述的图像采集处理模块均与所述的远程控制中心连接。图像接收模块、无线通讯模块二和显示器分别与所述的储存器连接；所述的控制模块分别与所述的无线通讯模块二和所述的储存器连接。MCU模块可以根据传感器模块反馈回的当前飞行姿态信息，对电机驱动模块进行实时的控制。远程控制中心通过无线通讯模块一、无线通讯模块二、图像采集处理模块和图像接收模块与飞行器进行数据交流。传感器模块包括加速度传感器、陀螺仪传感器和气压传感器，加速度传感器和陀螺仪传感器用以采集俯仰角速率、横滚角速率和偏航角速率，其中加速度传感器用以补偿陀螺仪传感器产生的温漂，气压传感器用以采集飞行高度。电机驱动模块包括4个直流无刷电机，无线通讯模块一和无线通讯模块二采用2.4Ghz无线模块。显示器与储存器相连接，用于调取和显示存储在储存器中的数据。储存器用于存储传回的图像信息和控制指令信息，当显示器接收到控制模块的显示指令时，从储存器调取相应的信息进行显示。\n[0023] 其中MCU控制器采用STM32F103RCT6，速度传感器和陀螺仪传感器采用MPU6000模块，气压传感器采用SMD085模块，电机驱动模块采用bc-2212系列无刷电机，无线通讯模块一和无线通讯模块二均采用nRF24L01模块，图像采集处理模块和图像接收模块采用ov7670图像传感器，远程控制中心通过在PC机上进行相应的软、硬件配置实现功能。\n[0024] 使用者使用此实施例的一种四轴探测飞行器进行探测搜寻任务时，按照以下步骤实施：\n[0025] （1）使飞行器处于悬停姿态，通过pc机向飞行器发出指令，控制4个直流无刷电机的运行状态，使飞行器保持悬停状态；\n[0026] （2）获取目标图像信息，通过pc机向飞行器发出指令，控制ov7670摄像头进行航拍；\n[0027] （3）将拍摄得到的图像信息压制回传给pc机，通过pc机向飞行器发出指令；\n[0028] （4）分析传回的图像，根据传回的图像信息，分析目标位置，并通过pc机控制飞行器向目标地点逼近。\n[0029] 实施例2\n[0030] 本实施例的一种四轴探测飞行器（以下简称飞行器），与实施例1相比，其不同之处在于：飞行器脱离人工控制，自主逼近目标并进行探测。飞行器在需要改变飞行姿态时，会通过传感器模块采集飞行器当前的飞行信息并反馈给STM32F103RCT6，STM32F103RCT6根据反馈的飞行状态信息分别对4个直流无刷电机进行控制，从而改变飞行姿态。如图2所示，为飞行器中图像采集处理模块的工作原理图，在此实施例中，ov7670摄像头会根据程序自动进行航拍并将采集得到的图像信息压制后传回pc机。如图3所示，为飞行器自主追踪目标功能的工作原理图，在此实施例中，ov7670内置模块会对摄像头采集得到的图像信息进行处理，并以飞行器为原点，建立坐标轴，对目标进行定位。ov7670图像传感器再将定位后得到的信息反馈给STM32F103RCT6，STM32F103RCT6根据得到的信息对4个bc-2212系列直流无刷电机分别进行控制，使飞行器向目标逼近。 \n[0031] 以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。