專利名稱：一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種視覺傳感器陣列系統(tǒng)，特別地，涉及一種基于多微小型旋翼無人機的空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]當(dāng)今基于微小型旋翼無人機視覺系統(tǒng)的需求已經(jīng)不再只是局限于單一視角的圖像采集與處理，對于微小型旋翼無人機航拍的效果和效率都提出了更高的要求。針對這種情況，需要設(shè)計基于多微小型無人機的新型視覺系統(tǒng)。[0003]微小型旋翼無人機具有自主飛行、自主降落、自主規(guī)劃航跡的能力。[0004]傳統(tǒng)微小型旋翼無人機視覺系統(tǒng)特點如下:[0005]1、一架微小型旋翼無人機執(zhí)行圖像采集任務(wù)，微小型旋翼無人機搭載I個攝像頭;[0006]2、采集視場較大的區(qū)域獲取完整圖像的方法是增加微小型旋翼無人機飛行高度，犧牲圖像分辨率；[0007]3、地圖測繪的方法是I架微小型旋翼無人機搭載I個攝像頭，采用圖像逐行掃描的方式獲得指定區(qū)域地圖信息，對微小型旋翼無人機飛行時間與航向精度都有很高的要求。[0008]基于I架微小型旋翼無人機搭載I個攝像頭的視覺系統(tǒng)，不具有在保證圖像分辨率的前提下獲取較大視場圖像的能力，不能并行地對目標(biāo)區(qū)域進行視頻采集實現(xiàn)地圖測O[0009]從目前的技術(shù)來看，基于無人機的視覺系統(tǒng)的研究更多的處于實驗階段，真正實際應(yīng)用的較少。發(fā)明內(nèi)容[0010]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)。[0011]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)，它由多個視覺傳感器節(jié)點、若干個第一級地面站和一個第二級地面站組成；三個視覺傳感器節(jié)點組成一個組，與一個第一級地面站間通信采用無線方式通信，所有第一級地面站與第二級地面站采用有線以太網(wǎng)通信；其中，所述視覺傳感器節(jié)點主要包括飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺、無線網(wǎng)卡和微小型旋翼無人機機體；所述飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均固定在微小型旋翼無人機機體上，飛行控制模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均與飛行管理模塊相連；視覺傳感器節(jié)點通過數(shù)字傳輸電臺發(fā)送飛行狀態(tài)信息給第一級地面站，從第一級地面站接收指令；通過無線網(wǎng)卡發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到第一級地面站； 所述第一級地面站和第二級地面站均為計算機。[0012]進一步地，所述飛行控制模塊包括DSP、FPGA、慣性器件、GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器；其中，所述GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器均與FPGA相連，F(xiàn)PGA與DSP相連，慣性器件與DSP相連。[0013]本實用新型的有益效果是，本實用新型突破傳統(tǒng)的一機一攝像頭航拍的方式，提出多微小型旋翼無人機視覺傳感器陣列的系統(tǒng)構(gòu)架，對多微小型旋翼無人機獲得的圖像信息進行實時融合，提高了航拍的效果、效率。本實用新型中微小型旋翼無人機飛行編隊方式是基于圖像信息融合方法特點提出的等邊三角形陣列飛行編隊，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場視覺覆蓋，具有實時監(jiān)聽異常的功能，并及時對異常進行處理，系統(tǒng)具有較好魯棒性。本實用新型應(yīng)用于需要對特定區(qū)域做高效、高質(zhì)量航拍與即時圖像顯示的場合。


[0014]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:[0015]圖1是本實用新型基于多無人機的空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；[0016]圖2是視覺傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)連接圖。
具體實施方式
[0017]本實用新型中的無人機是指具有自主飛行、自主起降能力的微小型旋翼無人機?；谶@種微小型旋翼無人機，采用特定飛行編隊方式構(gòu)建視覺傳感陣列，通過各視覺傳感節(jié)點協(xié)同工作采集和下傳圖像信息，地面站接收各視覺傳感節(jié)點圖像信息并進行實時融合，達到實時顯示包含全部圖像信息的目的。[0018]如圖1所示，系統(tǒng)由多個視覺傳感器節(jié)點、若干個第一級地面站和一個第二級地面站組成。三個視覺傳感器節(jié)點組成一個組，與一個第一級地面站間通信采用無線方式通信，如圖1中虛線所示，所有第一級地面站與第二級地面站采用有線以太網(wǎng)通信。[0019]視覺傳感器節(jié)點實現(xiàn)實時飛行控制、與第一級地面站通信觸發(fā)視覺設(shè)備進行圖像采集、圖像信息回傳第一級地面站等功能，視覺傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖如圖2，主要包括飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺、無線網(wǎng)卡和微小型旋翼無人機機體。飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均固定在微小型旋翼無人機機體上，飛行控制模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均與飛行管理模塊相連。視覺傳感器節(jié)點通過數(shù)字傳輸電臺發(fā)送飛行狀態(tài)信息給第一級地面站，從第一級地面站接收指令；通過無線網(wǎng)卡發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到第一級地面站。[0020]飛行控制模塊包括DSP、FPGA、慣性器件、GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器。其中，GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器均與FPGA相連，F(xiàn)PGA與DSP相連，慣性器件與DSP相連。飛行控制模塊的作用是實時飛行控制，基于DSP+FPGA構(gòu)架，DSP(Digital SignalProcessor數(shù)字信號處理器)可以選用TI公司的TMS320C6713DSP處理器，F(xiàn)PGA (Field 一Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)可以選用Xilinx公司的Spartan-3XC3S1000芯片，但均不限于此。DSP作為主控制芯片，主要負(fù)責(zé)導(dǎo)航解算與飛行控制計算，同時其SPI接口掛載慣性器件讀取飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，慣性器件可選ADIS16405，但不限于此；FPGA作為協(xié)處理器，主要作為接口掛載與擴展，負(fù)責(zé)讀取高度、空速等傳感器值，掛載GPS接收器，并對串口擴展。DSP與FPGA之間使用EMIF接口進行通信。[0021]飛行管理模塊的作用是從第一級地面站接收指令，發(fā)送相應(yīng)命令給飛行控制模塊，同時從飛行控制模塊接收飛行狀態(tài)信息，觸發(fā)攝像頭采集圖像并將采集到的圖像回傳第一級地面站。飛行管理模塊可以選用TI公司基于0MAP3530芯片的BeagleBoard C4板，但不限于此。板上的一個串口接入數(shù)字傳輸電臺，一個USB接口接入攝像頭，另一 USB接口接入無線網(wǎng)卡。飛行控制模塊與飛行管理模塊通過串口進行通信。[0022]攝像頭負(fù)責(zé)采集圖像，可以選用基于中星微zc301p芯片組的攝像頭模組，數(shù)字傳輸電臺負(fù)責(zé)與第一級地面站通信，可以選用利爾達LSDRF4710模組，工作頻率為470MHz，無線網(wǎng)卡可以選用思科LINKSYS wusb54g V4無線網(wǎng)卡,微小型旋翼無人機機體可以選用XAircraft X650V-4飛行器。但均不限于此。[0023]第一級地面站和第二級地面站均由計算機來實現(xiàn)。第一級地面站通過數(shù)字傳輸電臺向視覺傳感器節(jié)點發(fā)送指令，通過無線網(wǎng)卡接收一組共三幀視覺傳感器節(jié)點回傳圖像信息，并初步融合一組共三幀圖像信息，將初步融合處理的圖像信息傳給第二級地面站。第一級地面站與第二級地面站通過以太網(wǎng)通信。第二級地面站實現(xiàn)接收由若干第一級地面站發(fā)送的經(jīng)過初步融合處理的圖像信息，并對所有初步融合的圖像信息進行進一步圖像信息融合，并實時顯示包含所有圖像信息的圖像。
權(quán)利要求1.一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)，其特征在于，它由多個視覺傳感器節(jié)點、若干個第一級地面站和一個第二級地面站組成；三個視覺傳感器節(jié)點組成一個組，每個組與一個第一級地面站間采用無線方式通信；所有第一級地面站與第二級地面站采用有線以太網(wǎng)通信；其中，所述視覺傳感器節(jié)點包括飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺、無線網(wǎng)卡和微小型旋翼無人機機體；所述飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均固定在微小型旋翼無人機機體上，所述飛行控制模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺和無線網(wǎng)卡均與飛行管理模塊相連；所述第一級地面站和第二級地面站均為計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制模塊包括DSP、FPGA、慣性器件、GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器；其中，所述GPS接收器、高度傳感器和空速傳感器均與FPGA相連，F(xiàn)PGA與DSP相連，慣性器件與DSP相連。
專利摘要本實用新型公開了一種空間可移動視覺傳感器陣列系統(tǒng)，它由多個視覺傳感器節(jié)點、若干個第一級地面站和一個第二級地面站組成；視覺傳感器節(jié)點主要包括飛行控制模塊、飛行管理模塊、攝像頭、數(shù)字傳輸電臺、無線網(wǎng)卡和微小型旋翼無人機機體；第一級地面站和第二級地面站均為計算機。本實用新型突破對多微小型旋翼無人機獲得的圖像信息進行實時融合，提高了航拍的效果、效率，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場視覺覆蓋，能應(yīng)用于需要對特定區(qū)域做高效、高質(zhì)量航拍與即時圖像顯示的場合。
文檔編號G01C11/00GK202974276SQ201220625569
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者郭首宇, 方舟, 李平 申請人:浙江大學(xué)