本實用新型涉及飛行器控制技術領域，特別是涉及一種光流模塊及飛行器。

背景技術：

由于在室內(nèi)沒有GPS信號，無人機在室內(nèi)要實現(xiàn)懸停，移動路線標定和返航，都需要借助光流模塊進行。光流模塊中一般包一個超聲測距模塊，用于精確測量飛機和地面的高度。

然而，超聲模塊具有體積較大的缺點，且通過超聲模塊進行超聲測距得到的是一定范圍內(nèi)到聲源的平均距離，無法做到局域距離測量，測量精確度較低。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對超聲模塊體積較大、測量精確度較低的問題，提供一種光流模塊及飛行器。

一種光流模塊，包括：

MCU，所述MCU與飛行器的飛控系統(tǒng)連接，用于計算該光流模塊的運動方向和速度；

光源，所述光源與所述MCU連接，用于發(fā)射光信號；

TOF攝像頭，所述TOF攝像頭與所述MCU連接，并與所述光源聯(lián)動，用于獲取被照射地面的紋理信息、記錄第一時間數(shù)據(jù)和第二時間數(shù)據(jù)，所述第一時間數(shù)據(jù)為所述光源向被照射地面發(fā)射所述光信號的時間，所述第二時間數(shù)據(jù)為所述TOF攝像頭接收被照射地面反射所述光信號的反射光信號的時間；

陀螺儀，所述陀螺儀與所述MCU連接，用于獲取該光流模塊的姿態(tài)信息。

一種飛行器，包括：

機身；安裝在所述機身上的螺旋槳；驅(qū)動裝置；光流模塊；以及與所述光流模塊相連接的飛控系統(tǒng)；

所述光流模塊與所述機身相連，用于將所述光流模塊的運動方向、速度、高度信息發(fā)送至飛行器的飛控系統(tǒng)；

所述飛控系統(tǒng)用于接收所述運動方向、速度、高度信息，生成控制飛行器移動的控制信息，并將所述控制信息發(fā)送至所述驅(qū)動裝置；

所述驅(qū)動裝置與所述飛控系統(tǒng)以及所述螺旋槳相連接，用于接收所述控制信息，并驅(qū)動所述螺旋槳。

上述光流模塊及飛行器，采用TOF攝像頭、光源和MCU代替超聲模塊進行測距，減小了光流模塊的尺寸，并且能夠精確定位照射物體與光流模塊之間的實際距離，提高了測量精確度。

附圖說明

圖1為一個實施例的光流模塊的結(jié)構示意圖；

圖2為一個實施例的飛行器的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術方案進行說明。

圖1為一個實施例的光流模塊100的結(jié)構示意圖。如圖1所示，所述光流模塊100可包括：

MCU10，所述MCU10與飛行器的飛控系統(tǒng)連接，用于計算該光流模塊100的運動方向和速度；

光源20，所述光源20與所述MCU10連接，用于發(fā)射光信號；

TOF攝像頭30，所述TOF攝像頭30與所述MCU10連接，并與所述光源20聯(lián)動，用于獲取被照射地面的紋理信息、記錄第一時間數(shù)據(jù)和第二時間數(shù)據(jù)，所述第一時間數(shù)據(jù)為所述光源20向被照射地面發(fā)射所述光信號的時間，所述第二時間數(shù)據(jù)為所述TOF攝像頭30接收被照射地面反射所述光信號的反射光信號的時間；

陀螺儀40，所述陀螺儀40與所述MCU10連接，用于獲取該光流模塊100的姿態(tài)信息。

在一個實施例中，可以將光源20可垂直正對地面發(fā)射光信號，通過TOF攝像頭30接收地面對所述光信號的反射信號。在其他實施例中，也可以將光源20以一定角度照射地面。

其中，所述光源20可以是紅外面光源。采用紅外面光源可以使測距過程在黑暗情況下也能夠進行。對應地，所述TOF(Time Of Flight)攝像頭可以是紅外TOF攝像頭。所述紅外TOF攝像頭可以包括紅外TOF傳感器，所述紅外TOF傳感器與所述MCU10連接，用于接收被照射地面的反射光。采用MCU10、光源20和紅外TOF傳感器的組合來替代傳統(tǒng)的超聲模塊，減小了光流模塊100的體積，整個模組外露的部分可以做到很平整甚至隱藏，其效果可以達到類似手機前置攝像頭的平整效果。

所述光流模塊100還可包括第一計算裝置50，所述第一計算裝置50設置在所述TOF攝像頭30上，用于根據(jù)所述第一時間數(shù)據(jù)和所述第二時間數(shù)據(jù)計算被照射地面與該光流模塊100之間的高度差。所述光流模塊100還可包括第一收發(fā)裝置60，所述第一收發(fā)裝置60設置在所述TOF攝像頭30上，用于將該高度差和該紋理信息發(fā)送至所述MCU10。

所述光流模塊100還可包括第二計算裝置70，所述第二計算裝置70設置在所述MCU10上，用于根據(jù)該紋理信息計算該光流模塊100的位移，根據(jù)所述姿態(tài)信息修正該光流模塊100的位移，得出修正后的該光流模塊100的位移和高度信息，并結(jié)合所述TOF攝像頭30的透鏡參數(shù)，計算該光流模塊100的運動方向和速度。還用于生成包含所述高度差和所述紋理信息的二維特征圖像。所述光流模塊100還可包括第二收發(fā)裝置80，所述第二收發(fā)裝置80設置在所述MCU10上，用于將該光流模塊100的位移、運動方向、速度、二維特征圖像發(fā)送至飛行器的飛控系統(tǒng)。

本實用新型的上述光流模塊100測距的工作方式是，光源20發(fā)射光脈沖照射地面，TOF攝像頭30搜集反射光和地面的紋理信息，根據(jù)所述第一時間數(shù)據(jù)和第二時間數(shù)據(jù)計算被照射地面與飛行器之間的高度差，第二計算模塊70生成包含所述高度差和紋理信息的二維特征圖像，具體的，結(jié)合高度差和普通紅外成像信息，可形成地面二維特征圖像。MCU10可根據(jù)地面二維特征圖像，計算光流位移矢量，給出光流模塊100的運動方向與速度。然后光源20再次發(fā)射光脈沖，重復上述的過程，實現(xiàn)實時的距離探測。以上的過程交替進行，從而可以獲得地面紋理的信息和離地高度差，進行數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)光流懸停和路線標定。計算距離的方式可以采用現(xiàn)有技術，無需對軟件進行改進，特此說明。

當飛行器處于非水平狀態(tài)時，TOF攝像頭30拍攝的圖像并非飛行器垂直向下方向的圖像，此時陀螺儀40可將修正由于姿態(tài)導致的虛假位移矢量。MCU10可根據(jù)陀螺儀40給出的光流模塊100姿態(tài)信息，修正由于姿態(tài)導致的虛假位移矢量；根據(jù)光流位移矢量，結(jié)合攝像頭透鏡參數(shù)計算出飛行器正確的運動方向與速度。

上述MCU10和/或陀螺儀40可以設置在一個外殼90內(nèi)，所述外殼90上可以設有分別用于容納所述TOF攝像頭30和所述光源20的孔(圖中未示出)，所述TOF攝像頭30和光源20可分別嵌入對應的孔。

在一個實施例中，所述光源20可以連接一個調(diào)制器或驅(qū)動IC110，所述調(diào)制器或驅(qū)動IC110可以對光源20發(fā)出的光信號進行調(diào)制后發(fā)射出去。

在一個實施例中，所述TOF攝像頭30中還集成一個AD轉(zhuǎn)換器120，所述AD轉(zhuǎn)換器120可與MCU10相連接，可以將TOF攝像頭30的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并發(fā)射到所述MCU10，便于MCU10進行處理。

與上述光流模塊100對應地，本實用新型還提供一種飛行器200，如圖2所示，所述飛行器可包括：

機身201；安裝在所述機身201上的螺旋槳202；驅(qū)動裝置203；光流模塊100，以及與所述光流模塊100相連接的飛控系統(tǒng)204；

所述光流模塊100與所述機身相連，用于將所述光流模塊100的運動方向、速度、高度信息發(fā)送至飛行器的飛控系統(tǒng)204；

所述飛控系統(tǒng)204用于接收所述運動方向、速度、高度信息，生成控制飛行器移動的控制信息，并將所述控制信息發(fā)送至所述驅(qū)動裝置203；

所述驅(qū)動裝置203與所述飛控系統(tǒng)204以及所述螺旋槳202相連接，用于接收所述控制信息，并驅(qū)動所述螺旋槳202。

所述飛行器中光流模塊的實施例與上述光流模塊相同，此處不再贅述。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

(1)尺寸比傳統(tǒng)光流模塊的尺寸要小很多。

(2)外觀更平整。

(3)黑暗的地方也可以進行光流的定位。

(4)可以更加精確地計算出所述光流模塊與所述照射物體的距離。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。