專利名稱：一種四軸探測(cè)飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及飛行器控制與圖像傳輸領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種四軸探測(cè)飛行器。
背景技術(shù)：
飛行器可為多個(gè)領(lǐng)域提供技術(shù)支撐，飛行不受地域限制，飛行軌道可預(yù)先設(shè)定，也可隨時(shí)更改，從20世紀(jì)中期開始，無人飛行器設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)中，一些國(guó)家曾用無人飛行器進(jìn)行戰(zhàn)地偵查以及危險(xiǎn)地區(qū)的地形探測(cè)等作業(yè)。如今，越來越多的領(lǐng)域需要用到無人駕駛系統(tǒng)，從而無人飛行器的飛行控制研究越來越受到人們的重視。目前的一些無人飛行器已進(jìn)入自控飛行的時(shí)代，采用預(yù)先設(shè)定好的航線進(jìn)行飛行，脫離了人工遙控，其優(yōu)點(diǎn)是可以自動(dòng)完成指定的高空偵測(cè)任務(wù)，無需人工控制。另外，也有一些無人飛行器上裝有攝像機(jī)，可在高空對(duì)地面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及錄像，并通過微波或WiFi等方式將采集到的視頻信號(hào)發(fā)送至地面基站。通常情況下，這些無人飛行器根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的航線飛行，從而完成大范圍內(nèi)區(qū)域的高空監(jiān)控和巡航。然而，隨著人們對(duì)安防智能化和無人職守監(jiān)控的要求越來越高，如何提高無人飛行器監(jiān)控系統(tǒng)的人工智能特性，使得無人飛行器能夠脫離預(yù)先設(shè)定的航線和人工遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)完成偵測(cè)、巡航或追蹤任務(wù)，使得無人飛行器具有更多、更強(qiáng)大的功能，無人飛行器對(duì)目標(biāo)跟蹤的精度更高，成為人工智能科學(xué)研究的重要任務(wù)。中國(guó)月刊《科技廣場(chǎng)》，國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN36 — 1253/N,期數(shù)為2010年第09期，論文名稱為一種新型四軸搜救飛行器設(shè)計(jì)。該論文設(shè)計(jì)了一種新型的四軸搜救飛行器，包括MSP430單片機(jī)、旋翼電機(jī)、姿態(tài)檢測(cè)模塊、無線視頻傳輸模塊、無線遙控模塊等，其中姿態(tài)檢測(cè)由陀螺儀傳感器、加速度傳感器以及大氣壓傳感器。該設(shè)計(jì)主要目的是為了解決重大自然災(zāi)害的災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)搜救問題，可以通過遠(yuǎn)程控制飛行器對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搜索并將采集的圖片傳回地面。但是，該設(shè)計(jì)采用遠(yuǎn)程控制，不可以進(jìn)行大范圍的搜救，大大降低了實(shí)用性。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題針對(duì)現(xiàn)有的搜救飛行器操作不靈活且不能在復(fù)雜環(huán)境下自主導(dǎo)航進(jìn)行飛行搜救的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種四軸探測(cè)飛行器，它可以實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)回傳，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自主導(dǎo)航功能。技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種四軸探測(cè)飛行器，包括傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通訊模塊一、MCU模塊和遠(yuǎn)程控制中心，還包括圖像采集處理模塊，傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集處理模塊和無線通訊模塊一分別與MCU模塊相連接；所述的無線通訊模塊一和所述的圖像采集處理模塊均與所述的遠(yuǎn)程控制中心連接，遠(yuǎn)程控制中心包括無線通訊模塊二、控制模塊、儲(chǔ)存器、圖像接收模塊和顯示器；圖像接收模塊、無線通訊模塊二和顯示器分別與儲(chǔ)存器連接；控制模塊分別與無線通訊模塊二和儲(chǔ)存器連接。優(yōu)選地，傳感器模塊包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器和氣壓傳感器。優(yōu)選地，加速度傳感器和陀螺儀傳感器采用MPU6000模塊；氣壓傳感器采用SMD085 模塊。優(yōu)選地，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括4個(gè)直流無刷電機(jī)；無線通訊模塊一和無線通訊模塊二采用2.4Ghz無線模塊；圖像采集處理模塊和圖像接收模塊之間采用無線視頻傳輸；MCU模塊采用 STM32F103RCT6。有益效果相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本使用新型的一種四軸探測(cè)飛行器，其控制模塊采用微處理器，與傳統(tǒng)的飛行控制器相比，大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本；(2)本使用新型的一種四軸探測(cè)飛行器，集圖像采集、分析處理、無線回傳于一體，大大縮小了本實(shí)用新型的體型，使得其在執(zhí)行任務(wù)時(shí)更加靈活；(3)本使用新型的一種四軸探測(cè)飛行器，圖像采集處理模塊可以實(shí)現(xiàn)定位功能，使本實(shí)用新型具備了自主搜尋目標(biāo)的能力。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的圖像采集處理模塊采集圖像和回傳功能的工作原理圖；圖3為本實(shí)用新型的圖像采集處理模塊自主追蹤功能的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)用新型的一種四軸探測(cè)飛行器(以下簡(jiǎn)稱飛行器)，如圖1所示，包括傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通訊模塊一、MCU模塊、無線通訊模塊二、控制模塊、儲(chǔ)存器、圖像接收模塊和顯示器，還包括圖像采集處理模塊。其中傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集處理模塊和無線通訊模塊一分別與MCU模塊相連接；遠(yuǎn)程控制中心包括無線通訊模塊二、控制模塊、儲(chǔ)存器、圖像接收模塊和顯示器。無線通訊模塊一和所述的圖像采集處理模塊均與所述的遠(yuǎn)程控制中心連接。圖像接收模塊、無線通訊模塊二和顯示器分別與所述的儲(chǔ)存器連接；所述的控制模塊分別與所述的無線通訊模塊二和所述的儲(chǔ)存器連接。MCU模塊可以根據(jù)傳感器模塊反饋回的當(dāng)前飛行姿態(tài)信息，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。遠(yuǎn)程控制中心通過無線通訊模塊一、無線通訊模塊二、圖像采集處理模塊和圖像接收模塊與飛行器進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。傳感器模塊包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器和氣壓傳感器，加速度傳感器和陀螺儀傳感器用以采集俯仰角速率、橫滾角速率和偏航角速率，其中加速度傳感器用以補(bǔ)償陀螺儀傳感器產(chǎn)生的溫漂，氣壓傳感器用以采集飛行高度。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括4個(gè)直流無刷電機(jī)，無線通訊模塊一和無線通訊模塊二采用2.4Ghz無線模塊。顯示器與儲(chǔ)存器相連接，用于調(diào)取和顯示存儲(chǔ)在儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)。儲(chǔ)存器用于存儲(chǔ)傳回的圖像信息和控制指令信息，當(dāng)顯示器接收到控制模塊的顯示指令時(shí)，從儲(chǔ)存器調(diào)取相應(yīng)的信息進(jìn)行顯示。[0023]其中MCU控制器采用STM32F103RCT6，速度傳感器和陀螺儀傳感器采用MPU6000模塊，氣壓傳感器采用SMD085模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用bc-2212系列無刷電機(jī)，無線通訊模塊一和無線通訊模塊二均采用nRF24L01模塊，圖像采集處理模塊和圖像接收模塊采用ov7670圖像傳感器，遠(yuǎn)程控制中心通過在PC機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的軟、硬件配置實(shí)現(xiàn)功能。使用者使用此實(shí)施例的一種四軸探測(cè)飛行器進(jìn)行探測(cè)搜尋任務(wù)時(shí)，按照以下步驟實(shí)施:( I)使飛行器處于懸停姿態(tài)，通過pc機(jī)向飛行器發(fā)出指令，控制4個(gè)直流無刷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使飛行器保持懸停狀態(tài)；(2)獲取目標(biāo)圖像信息，通過pc機(jī)向飛行器發(fā)出指令，控制OV7670攝像頭進(jìn)行航拍；(3)將拍攝得到的圖像信息壓制回傳給pc機(jī)，通過pc機(jī)向飛行器發(fā)出指令；(4)分析傳回的圖像，根據(jù)傳回的圖像信息，分析目標(biāo)位置，并通過pc機(jī)控制飛行器向目標(biāo)地點(diǎn)逼近。實(shí)施例2本實(shí)施例的一種四軸探測(cè)飛行器(以下簡(jiǎn)稱飛行器)，與實(shí)施例1相比，其不同之處在于:飛行器脫離人工控制，自主逼近目標(biāo)并進(jìn)行探測(cè)。飛行器在需要改變飛行姿態(tài)時(shí)，會(huì)通過傳感器模塊采集飛行器當(dāng)前的飛行信息并反饋給STM32F103RCT6，STM32F103RCT6根據(jù)反饋的飛行狀態(tài)信息分別對(duì)4個(gè)直流無刷電機(jī)進(jìn)行控制，從而改變飛行姿態(tài)。如圖2所示，為飛行器中圖像采集處理模塊的工作原理圖，在此實(shí)施例中，OV7670攝像頭會(huì)根據(jù)程序自動(dòng)進(jìn)行航拍并將采集得到的圖像信息壓制后傳回Pc機(jī)。如圖3所示，為飛行器自主追蹤目標(biāo)功能的工作原理圖，在此實(shí)施例中，OV7670內(nèi)置模塊會(huì)對(duì)攝像頭采集得到的圖像信息進(jìn)行處理，并以飛行器為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。OV7670圖像傳感器再將定位后得到的信息反饋給STM32F103RCT6，STM32F103RCT6根據(jù)得到的信息對(duì)4個(gè)bc-2212系列直流無刷電機(jī)分別進(jìn)行控制，使飛行器向目標(biāo)逼近。以上示意性地對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種四軸探測(cè)飛行器，包括傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通訊模塊一、MCU模塊和遠(yuǎn)程控制中心，其特征在于，還包括圖像采集處理模塊，所述的傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集處理模塊和無線通訊模塊一分別與MCU模塊相連接；所述的無線通訊模塊一和所述的圖像采集處理模塊均與所述的遠(yuǎn)程控制中心連接，所述的遠(yuǎn)程控制中心包括無線通訊模塊二、控制模塊、儲(chǔ)存器、圖像接收模塊和顯示器；所述的圖像接收模塊、無線通訊模塊二和顯示器分別與所述的儲(chǔ)存器連接；所述的控制模塊分別與所述的無線通訊模塊二和所述的儲(chǔ)存器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四軸探測(cè)飛行器，其特征在于，所述的傳感器模塊包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器和氣壓傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四軸探測(cè)飛行器，其特征在于，所述的加速度傳感器和陀螺儀傳感器采用MPU6000模塊；所述的氣壓傳感器采用SMD085模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四軸探測(cè)飛行器，其特征在于，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括4個(gè)直流無刷電機(jī)；所述的無線通訊模塊一和無線通訊模塊二采用2.4Ghz無線模塊；所述的圖像采集處理模塊和圖像接收模塊之間采用無線視頻傳輸；所述的MCU模塊采用STM32F103RCT6。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種四軸探測(cè)飛行器，屬于飛行器控制與圖像傳輸領(lǐng)域。它包括傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通訊模塊一、MCU模塊、遠(yuǎn)程控制中心及圖像采集處理模塊，所述的傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集處理模塊和無線通訊模塊一分別與MCU模塊相連接；所述的無線通訊模塊一和所述的圖像采集處理模塊均與所述的遠(yuǎn)程控制中心連接，所述的遠(yuǎn)程控制中心包括無線通訊模塊二、控制模塊、儲(chǔ)存器、圖像接收模塊和顯示器；所述的圖像接收模塊、無線通訊模塊二和顯示器分別與所述的儲(chǔ)存器連接；所述的控制模塊分別與所述的無線通訊模塊二和所述的儲(chǔ)存器連接。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)飛行器不夠靈活且不可以自主導(dǎo)航飛行的問題，適用于搜索探測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G05D1/10GK203038113SQ20122073430
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者彭塵雨, 陳巍, 羅浩玨, 周楠 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院