專利名稱：智能航拍無(wú)人飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能航拍無(wú)人飛行器，特別是一種4軸智能航拍無(wú)人飛行
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背景技術(shù)：
在無(wú)人航拍飛行器領(lǐng)域，現(xiàn)階段國(guó)外多使用專用的無(wú)人航拍直升機(jī)，如美國(guó)的“飛 行家”、日本的雅馬哈R - MAXL181等，它們具有飛行時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。但是它們?cè)?價(jià)高昂，操控復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，對(duì)起降場(chǎng)地有一定要求等特點(diǎn)是國(guó)內(nèi)用戶很難承受的。目前國(guó)內(nèi)使用的無(wú)人航拍機(jī)多是由遙控模型固定翼、遙控模型直升機(jī)改裝而成， 飛機(jī)自身穩(wěn)定性差，震動(dòng)大，不易操控，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性低，很難拍攝出穩(wěn)定的視頻。 國(guó)內(nèi)也有通過(guò)為模型飛機(jī)加裝紅外平衡儀或CCD平衡儀來(lái)提高模型飛機(jī)穩(wěn)定性，但是這兩 種平衡儀也存在各自的缺陷。紅外平衡儀是通過(guò)檢測(cè)天地交界線位置來(lái)保持機(jī)身的平衡， 所以此平衡儀不適合在山區(qū)、城市和陰天使用；CCD平衡儀是通過(guò)連續(xù)拍攝地面圖片檢測(cè) 飛機(jī)的位移情況來(lái)保持飛機(jī)平衡，此平衡儀不能在水面上空及超過(guò)20米的高空發(fā)揮作用。 這樣以來(lái)飛機(jī)的使用范圍大大受限。不僅如此，由于模型飛機(jī)設(shè)計(jì)初衷不是為了航拍，故載 重能力低，載重后飛行性能下降，發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械部件磨損嚴(yán)重壽命降低。經(jīng)過(guò)改 裝的模型飛機(jī)大多不具備自動(dòng)駕駛能力，無(wú)法完成遠(yuǎn)距離的拍攝任務(wù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適用范圍廣的智能航拍無(wú) 人飛行器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的包括機(jī)體，在機(jī)體中間設(shè)有機(jī)艙，機(jī)艙分別連接4個(gè)懸 臂，在每個(gè)懸臂的尾端上下分別安裝螺旋槳，螺旋槳連接動(dòng)力模塊，動(dòng)力模塊和飛行控制模 塊連接，飛行控制模塊分別連接導(dǎo)航模塊和實(shí)時(shí)視頻回傳模塊。上述的智能航拍無(wú)人飛行器，飛行控制模塊包括飛行控制計(jì)算機(jī)，飛行控制計(jì)算 機(jī)連接三軸角速度傳感器、三軸加速度傳感器、大氣壓力傳感器和無(wú)線電遙控接收機(jī)上述的智能航拍無(wú)人飛行器，導(dǎo)航模塊包括導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)分別連接三 維電子羅盤、GPS模塊、飛行參數(shù)記錄儀和機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)。上述的智能航拍無(wú)人飛行器，實(shí)時(shí)視頻回傳模塊包括微波視頻發(fā)射模塊，微波視 頻發(fā)射模塊連接機(jī)載影像采集設(shè)備和飛行參數(shù)視頻疊加模塊。上述的智能航拍無(wú)人飛行器，動(dòng)力模塊包括鋰離子電池、無(wú)刷電子調(diào)速器和盤式 無(wú)刷電機(jī)。上述的智能航拍無(wú)人飛行器，飛行控制模塊通過(guò)設(shè)置在機(jī)體內(nèi)的無(wú)線電遙控接收 機(jī)、機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)和微波視頻發(fā)射模塊與地面控制站交換數(shù)據(jù)。上述的智能航拍無(wú)人飛行器，地面控制站包括地面數(shù)傳電臺(tái)、導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)、微波視頻接收機(jī)、實(shí)時(shí)回傳影像顯示器和無(wú)線電遙控發(fā)射機(jī)。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用創(chuàng)新性的直驅(qū)八旋翼結(jié)構(gòu)，無(wú)齒輪、無(wú)伺服器、無(wú)傳動(dòng)桿，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大 大減小了因機(jī)械故障導(dǎo)致墜機(jī)的機(jī)率，同時(shí)也大大降低了飛行噪音。而傳統(tǒng)無(wú)人航拍使用 普通遙控航模直升機(jī)、固定翼模型飛機(jī)、系留氫氣球等外掛拍攝器材進(jìn)行拍攝，但是這些方 式危險(xiǎn)性仍然很高，例如遙控模型直升機(jī)和固定翼模型飛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操控難度極高 且很難掌握，如果機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題或操作稍有不慎，將導(dǎo)致墜機(jī)，輕則機(jī)毀，重則傷人。切固定 翼飛機(jī)的速度太快，不能懸停等缺陷些限制了其使用范圍。系留氫氣更是因?yàn)闅錃獾囊兹?易爆性，存在著嚴(yán)重的安全隱患。2、采用了先進(jìn)的三軸陀螺儀、高感度三軸加速度傳感器、高精度大氣壓力傳感器、 5hzGPS，使用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)，以及先進(jìn)的姿態(tài)控制算法，使操作者幾乎不用經(jīng)過(guò)任何的 專業(yè)培訓(xùn)，使用一個(gè)桿量就能飛出筆直的航線，懸停更是不需要任何操作就能自主定點(diǎn)懸 停。而傳統(tǒng)無(wú)人航拍使用普通遙控航模直升機(jī)操控難度極高，操控者必須時(shí)時(shí)刻刻修正飛 機(jī)姿態(tài)、調(diào)整油門大小，才能基本保持飛機(jī)平和衡，光是懸停這個(gè)動(dòng)作，操控者必須在專業(yè) 的指導(dǎo)下練習(xí)至少三個(gè)月才能完成，其過(guò)程中還要承擔(dān)墜機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。3、輕盈便攜的機(jī)體，同時(shí)具有超強(qiáng)的載重能力，可以在任何場(chǎng)合隨意起降。而傳統(tǒng) 無(wú)人航拍使用普通遙控航模直升機(jī)多為90級(jí)的油動(dòng)直升機(jī)，重量大，機(jī)身長(zhǎng)度超過(guò)1. 5m, 不僅攜帶難，而且必須具備一塊籃球場(chǎng)大小的場(chǎng)地才能保證安全的起降，固定翼遙控模型 飛機(jī)更是需要至少一個(gè)足球場(chǎng)大小的場(chǎng)地再能起降。4、高清晰度實(shí)時(shí)視頻回傳及先進(jìn)的0SD屏幕疊加實(shí)時(shí)顯示飛行狀態(tài)信息功能，讓 操控者在地面只通過(guò)監(jiān)視屏幕就能方便的掌握飛行器的飛行狀態(tài)信息，如電池的電量、飛 行姿態(tài)、飛行高度、速度、信號(hào)強(qiáng)弱、所在位置經(jīng)緯度、距離起飛點(diǎn)距離等，這些信息配合機(jī) 載520線高清晰度攝像頭實(shí)時(shí)回傳的動(dòng)態(tài)視頻圖像，操控者完全可以坐在車中使用筆記本 電如同玩游戲一般操作飛行器，只要在遙控范圍內(nèi)想飛多遠(yuǎn)飛多遠(yuǎn)，想飛多高飛多高。而傳 統(tǒng)無(wú)人航拍使用普通遙控航模直升機(jī)、固定翼，操控者必須時(shí)刻觀察飛機(jī)進(jìn)行操控，這樣一 來(lái)不但飛行范圍有限(一般只能在半徑200m左右飛行，再遠(yuǎn)便看不清飛機(jī)姿態(tài)，容易發(fā)生 誤操作導(dǎo)致墜機(jī)的事故)，而且需要憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)飛機(jī)剩余電量或油量來(lái)控制飛行時(shí)間。5、先進(jìn)的GPS導(dǎo)航自主飛行，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守的自主飛行功能，只需起飛前 設(shè)定好航線，飛行器便能在GPS的輔助下完成自主飛行，不再受遙控范圍限制。此功能尤其 適用于在人不能進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行航拍，如地震、洪澇災(zāi)區(qū)的勘查等。而傳統(tǒng)無(wú)人航拍使用普 通遙控航模飛機(jī)根本不具備自主飛行能力，遙控范圍有限，使用場(chǎng)合大大受限。6、先進(jìn)的失控保護(hù)功能，由于飛行器采用了自主飛行控制系統(tǒng)，配合地面遙控的 方式，當(dāng)飛行器受到外界電磁波干擾導(dǎo)致，接受不到遙控信號(hào)，控制系統(tǒng)會(huì)立刻切換到自主 飛行狀態(tài)，在機(jī)載GPS的引導(dǎo)下自動(dòng)返回起飛地。而傳統(tǒng)無(wú)人航拍使用普通遙控航模飛機(jī) 只具備單一的遙控控制系統(tǒng)，一旦失控只會(huì)墜機(jī)。

附圖1為本實(shí)用新型機(jī)體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實(shí)用新型地面控制站的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]附圖3為本實(shí)用新型機(jī)體部分的電路模塊原理圖；附圖4為本實(shí)用新型地面控制站的電路模塊原理圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1_機(jī)體、2-機(jī)艙、3-懸臂、4-動(dòng)力模塊、5-螺旋槳、6_飛行控制模 塊、7-導(dǎo)航模塊、8-視頻回傳模塊、9-地面控制站、10-實(shí)時(shí)回傳影像顯示器、11-無(wú)線電遙 控發(fā)射機(jī)、12-微波視頻接收機(jī)、13-地面數(shù)傳電臺(tái)、14-導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)、15-飛行控制計(jì)算 機(jī)、16-三軸角速度傳感器、17-三軸加速度傳感器、18-大氣壓力傳感器、19-無(wú)線電遙控接 收機(jī)、20-導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、21-GPS模塊、22-機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)、23-三維電子羅盤、24-飛行參數(shù)記 錄儀、25-機(jī)載影像采集設(shè)備、26-飛行參數(shù)視頻疊加模塊、27-微波視頻發(fā)射模塊、28-鋰離 子電池、29-無(wú)刷電子調(diào)速器、30-盤式無(wú)刷電機(jī)。
具體實(shí)施方式
一種智能航拍無(wú)人飛行器，包括機(jī)體1，在機(jī)體1中間制作出機(jī)艙2，機(jī)艙2分別連 接4個(gè)懸臂3，在每個(gè)懸臂3的尾端上下分別安裝螺旋槳5，螺旋槳5連接動(dòng)力模塊4，動(dòng)力 模塊4和飛行控制模塊6連接，飛行控制模塊6分別連接導(dǎo)航模塊7、實(shí)時(shí)視頻回傳模塊8。 其中，飛行控制模塊6的作用是保持整個(gè)飛行器的姿態(tài)平穩(wěn)，控制飛行器的飛行高度，飛行 控制模塊6中包括飛行控制計(jì)算機(jī)15，飛行控制計(jì)算機(jī)15連接三軸角速度傳感器16、三軸 加速度傳感器17、大氣壓力傳感器18和無(wú)線電遙控接收機(jī)19。三軸角速度傳感器16和三 軸加速度傳感器17測(cè)量飛行器的真實(shí)傾角；大氣壓力傳感器18用來(lái)測(cè)量當(dāng)前飛行高度的 實(shí)際大氣壓力，無(wú)線電遙控接收機(jī)19接收地面控制站9的操作信號(hào)。機(jī)體1上的動(dòng)力模塊4包括鋰離子電池28、無(wú)刷電子調(diào)速器29和盤式無(wú)刷電機(jī) 30，無(wú)刷電子調(diào)速器29的功能是執(zhí)行飛行控制模塊6的命令分別控制飛行器每個(gè)軸上盤式 無(wú)刷電機(jī)30的轉(zhuǎn)速，以控制飛行器的飛行姿態(tài)。實(shí)時(shí)視頻回傳模塊8中包括機(jī)載影像采集設(shè)備25、飛行參數(shù)視頻疊加模塊26和微 波視頻發(fā)射模塊27。實(shí)時(shí)視頻回傳模塊8中的飛行參數(shù)視頻疊加模塊26可以將飛行器姿 態(tài)、飛行高度、速度、電量等信息實(shí)時(shí)地疊加到機(jī)載影像采集設(shè)備25所拍攝到的視頻圖像 上，并通過(guò)微波視頻發(fā)射模塊27發(fā)射到地面控制站9的微波視頻接收機(jī)12，由并微波視頻 接收機(jī)12輸出到實(shí)時(shí)回傳影像顯示器10上面。導(dǎo)航模塊7包括導(dǎo)航計(jì)算機(jī)20，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)20分別連接三維電子羅盤23、GPS模 塊21、飛行參數(shù)記錄儀24和機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)22。三維電子羅盤23可以測(cè)量飛行器每個(gè)軸與 地球磁場(chǎng)磁力線的夾角，使得飛行器可以便別方向。GPS模塊21 采用高精度gps模塊，為 飛行器獲取精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)。導(dǎo)航模塊7通過(guò)分析三維電子羅盤23和GPS模塊21的數(shù) 據(jù)，結(jié)合地面控制站9的導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)14設(shè)計(jì)好的航線操作飛行控制模塊6另飛行器完 成無(wú)人自主航線飛行，同時(shí)可通過(guò)飛行參數(shù)記錄儀24記錄飛行過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)。飛行控制模塊6通過(guò)設(shè)置在機(jī)體1內(nèi)的無(wú)線電遙控接收機(jī)19、機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)22和 微波視頻發(fā)射模塊27與地面控制站9交換數(shù)據(jù)。地面控制站9包括地面數(shù)傳電臺(tái)13、導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)14、微波視頻接收機(jī)12、實(shí)時(shí) 回傳影像顯示器10和無(wú)線電遙控發(fā)射機(jī)11，地面控制站9的控制信號(hào)通過(guò)無(wú)線電遙控發(fā)射 機(jī)11發(fā)射到飛行器上的無(wú)線電遙控接收機(jī)19，用來(lái)人為手動(dòng)控制飛行器。本實(shí)施例中使用的部分芯片型號(hào)，但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下所列的芯片。[0031]飛行控制模塊6 :ATMEGA644P三軸角速度傳感器16 :ADXRS610BBGZ三軸加速度傳感器17 :LIS344ALH大氣壓力傳感器I8 :MPX4115A無(wú)刷電子調(diào)速器29 :ATMEGA8三維電子羅盤23 :ATMEGA168、KMZ51GPS 模塊 21 :LEA-5H導(dǎo)航模塊7 STR911FAM44X權(quán)利要求一種智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于包括機(jī)體(1)，在機(jī)體(1)中間設(shè)有機(jī)艙(2)，機(jī)艙(2)分別連接4個(gè)懸臂(3)，在每個(gè)懸臂(3)的尾端上下分別安裝螺旋槳(5)，螺旋槳(5)連接動(dòng)力模塊(4)，動(dòng)力模塊(4)和飛行控制模塊(6)連接，飛行控制模塊(6)分別連接導(dǎo)航模塊(7)和實(shí)時(shí)視頻回傳模塊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于飛行控制模塊(6)包括飛 行控制計(jì)算機(jī)(15)，飛行控制計(jì)算機(jī)(15)連接三軸角速度傳感器(16)、三軸加速度傳感器 (17)、大氣壓力傳感器(18)和無(wú)線電遙控接收機(jī)(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于導(dǎo)航模塊(7)包括導(dǎo)航 計(jì)算機(jī)(20)，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)(20)分別連接三維電子羅盤(23)、GPS模塊(21)、飛行參數(shù)記錄儀 (24)和機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于實(shí)時(shí)視頻回傳模塊(8)包 括微波視頻發(fā)射模塊(27)，微波視頻發(fā)射模塊(27)連接機(jī)載影像采集設(shè)備(25)和飛行參 數(shù)視頻疊加模塊(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于動(dòng)力模塊(4)包括鋰離子 電池(28 )、無(wú)刷電子調(diào)速器(29 )和盤式無(wú)刷電機(jī)(30 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4任一權(quán)利要求所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于飛 行控制模塊(6 )通過(guò)設(shè)置在機(jī)體(1)內(nèi)的無(wú)線電遙控接收機(jī)(19 )、機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)(22 )和微 波視頻發(fā)射模塊(27)與地面控制站(9)交換數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于地面控制站(9)包括地 面數(shù)傳電臺(tái)(13)、導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)(14)、微波視頻接收機(jī)(12)、實(shí)時(shí)回傳影像顯示器(10) 和無(wú)線電遙控發(fā)射機(jī)(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能航拍無(wú)人飛行器，其特征在于包括機(jī)體(1)，在機(jī)體(1)中間設(shè)有機(jī)艙(2)，機(jī)艙(2)分別連接4個(gè)懸臂(3)，在每個(gè)懸臂(3)的尾端上下分別安裝螺旋槳(5)，螺旋槳(5)連接動(dòng)力模塊(4)，動(dòng)力模塊(4)和飛行控制模塊(6)連接，飛行控制模塊(6)分別連接導(dǎo)航模塊(7)和實(shí)時(shí)視頻回傳模塊(8)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用創(chuàng)新性的直驅(qū)八旋翼結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減小了機(jī)械故障，降低了飛行噪音。采用了先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)以及先進(jìn)的姿態(tài)控制算法，操作簡(jiǎn)單。輕盈便攜，具有超強(qiáng)的載重能力。可在地面通過(guò)監(jiān)視屏幕掌握飛行器的飛行狀態(tài)信息。先進(jìn)的GPS導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)真正的自主飛行。先進(jìn)的失控保護(hù)功能。
文檔編號(hào)B64C39/02GK201604796SQ201020138030
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者巴航, 楊俊 申請(qǐng)人:貴陽(yáng)帝三數(shù)字技術(shù)有限公司