基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型所提供的一種基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)，包括安裝于待追蹤位置的信號(hào)發(fā)射器；以及安裝于無人機(jī)上的：定向天線，用于接收所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的無線信號(hào)；相位采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的相位數(shù)據(jù)；電流采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的電流數(shù)據(jù)；信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊，分別與所述相位采樣電路和電流采樣電路連接，用于確定電流最強(qiáng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的相位位置；攝像頭控制模塊，與所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊連接，用于依據(jù)所述相位位置控制與其連接的攝像頭朝向信號(hào)發(fā)射源位置。利用無線電測向技術(shù)進(jìn)行位置測量，控制攝像頭始終朝向該追蹤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本高性能追蹤裝置。
【專利說明】
基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨無人機(jī)技術(shù)的快速應(yīng)用與發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用到了無人機(jī)這一產(chǎn)品，例如搜救、轉(zhuǎn)播、偵查等等。由其應(yīng)用于轉(zhuǎn)播時(shí)，常常需要無人機(jī)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)焦點(diǎn)(例如主席臺(tái))進(jìn)行追蹤，傳統(tǒng)的追蹤系統(tǒng)是依靠視頻識(shí)別的光電轉(zhuǎn)塔來完成的。雖然能夠很簡便的追蹤臨時(shí)任何想追蹤的物體，讓攝像頭跟隨物體自動(dòng)的捕捉畫面。但是其技術(shù)太過復(fù)雜，造價(jià)也十分昂貴。一個(gè)普通的視頻識(shí)別光電轉(zhuǎn)塔的售價(jià)在10萬元以上，讓許多無人機(jī)廠商和用戶望而卻步。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于，提供一種基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)，包括安裝于待追蹤位置的信號(hào)發(fā)射器；
[0004]以及安裝于無人機(jī)上的:
[0005]定向天線，用于接收所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的無線信號(hào)；
[0006]相位采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的相位數(shù)據(jù)；
[0007]電流采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的電流數(shù)據(jù)；
[0008]信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊，分別與所述相位采樣電路和電流采樣電路連接，用于確定電流最強(qiáng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的相位位置；
[0009]攝像頭控制模塊，與所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊連接，用于依據(jù)所述相位位置，控制與其連接的攝像頭朝向信號(hào)發(fā)射源位置。
[0010]由上，利用無線電測向技術(shù)，把信號(hào)源設(shè)為熱點(diǎn)，利用定向天線接收信號(hào)發(fā)射器所發(fā)射出的某頻段無線電，從而進(jìn)行位置測量，以對(duì)熱點(diǎn)進(jìn)行位置追蹤，控制攝像頭始終朝向該熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本尚性能追蹤裝置。
[0011]可選的，所述定向天線設(shè)于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。
[0012]由上，可以在360°內(nèi)無死角掃描信號(hào)發(fā)射器所發(fā)射出的某頻段無線電。
[0013]可選的，還包括時(shí)鐘電路，分別與所述相位采樣電路和電流采樣電路連接；
[0014]所述相位采樣電路和電流采樣電路以相同時(shí)間間隔輸出所解析的數(shù)據(jù)。
[0015]由上，將電流和相位在時(shí)間上建立一一對(duì)應(yīng)，在每一個(gè)電流采集處，都可對(duì)應(yīng)的確定出相位。
[0016]可選的，所述攝像頭固定于云臺(tái)上；
[0017]所述攝像頭控制模塊包括云臺(tái)監(jiān)控跟蹤器，與所述云臺(tái)通信連接。
[0018]由上，可以控制云臺(tái)的全方位(左右/上下)移動(dòng)及攝像頭的變倍、變焦等。
[0019]可選的，所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊包括依次連接的:電流比較模塊、相位鎖定模塊和信號(hào)發(fā)射源定位模塊。
[0020]由上，通過比較電流得出電流最大值，進(jìn)而鎖定與電流最大值相對(duì)應(yīng)的相位，從而確定出信號(hào)發(fā)射源的具體位置。
[0021]可選的，還包括飛行狀態(tài)獲取模塊，用于檢測無人機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)；
[0022]所述攝像頭控制模塊還與所述飛行狀態(tài)獲取模塊連接。
[0023]由上，還可依據(jù)無人機(jī)的當(dāng)前姿態(tài)對(duì)攝像頭進(jìn)行調(diào)整，以使追蹤效果更佳。
[0024]可選的，所述飛行狀態(tài)獲取模塊包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)和三軸電子羅盤。
【附圖說明】
[0025]圖1為基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)的原理示意圖；
[0026]圖2為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周定向天線所采集到的信號(hào)強(qiáng)度仿真示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)，利用了無線電測向技術(shù)，把信號(hào)源設(shè)為熱點(diǎn)，利用一環(huán)形定向天線和一個(gè)熱點(diǎn)攜帶的某頻段無線電發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)低成本高性能追蹤裝置。
[0028]如圖1所示，本系統(tǒng)包括用于提供熱點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射器10，以及設(shè)于無人機(jī)上用于拍攝的攝像頭30，還包括與信號(hào)發(fā)射器10無線連接，依據(jù)信號(hào)發(fā)射器10的位置控制攝像頭30方向的追蹤單元20。
[0029]信號(hào)發(fā)射器10設(shè)于待追蹤目標(biāo)處，即熱點(diǎn)位置處，例如舞臺(tái)的正中心、車隊(duì)的焦點(diǎn)車輛等。信號(hào)發(fā)射器10作為信號(hào)源，按照預(yù)先設(shè)定的頻率進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，以實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)無論在靜止或移動(dòng)的情況下，均可以把焦點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0030]追蹤單元20包括定向天線201，用于接收信號(hào)發(fā)射器10所發(fā)射的無線信號(hào)。所述定向天線201設(shè)于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(未圖示)上。如圖2所示為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周后，定向天線201所采集到的信號(hào)強(qiáng)度仿真示意圖。
[0031]相位采樣電路202，與所述定向天線201連接，解析出定向天線201所檢測的相位數(shù)據(jù)。
[0032]電流采樣電路203，與所述定向天線201連接，解析出定向天線201所檢測的電流數(shù)據(jù)。
[0033]時(shí)鐘電路(未圖示)，分別與所述相位采樣電路202和電流采樣電路203連接，用于向二者提供時(shí)鐘數(shù)據(jù)。所述相位采樣電路202和電流采樣電路203每間隔一定時(shí)間，向后敘的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204輸出數(shù)據(jù)。較佳的。間隔時(shí)間為I秒，S卩，每間隔I秒，相位采樣電路202和電流采樣電路203均向模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204發(fā)送一解析數(shù)據(jù)。
[0034]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204，分別與所述相位采樣電路202和電流采樣電路203連接，對(duì)所述相位數(shù)據(jù)和所述電流數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。
[0035]信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊205，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204連接，用于解析出所述信號(hào)發(fā)射器10的位置。具體的，信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊205包括依次連接的電流比較模塊、相位鎖定模塊和信號(hào)發(fā)射源定位模塊。
[0036]所述電流比較模塊將電流采樣電路203所解析出的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)比較，得出最大電流值。所述電流比較模塊采用電流比較器實(shí)現(xiàn)。
[0037]相位鎖定模塊依據(jù)所得出的最大電流值，鎖定與其在同一時(shí)間發(fā)送的相位數(shù)據(jù)。所述相位鎖定模塊通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0038]信號(hào)發(fā)射源定位模塊依據(jù)所述相位數(shù)據(jù)確定出信號(hào)發(fā)射器10的位置。所述信號(hào)發(fā)射源定位模塊采用現(xiàn)有定位模塊實(shí)現(xiàn)，其原理與基于射頻信號(hào)相位進(jìn)行定位的AOA定位技術(shù)相同，不再贅述。
[0039]攝像頭控制模塊206，與所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊205連接，用于依據(jù)信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊205所獲取到的信號(hào)發(fā)射器10位置，向與其連接的攝像頭30輸出控制指令，以控制攝像頭30朝向信號(hào)發(fā)射器10的位置。
[0040]較佳的，所述攝像頭30固定于云臺(tái)(未圖示)上，所述攝像頭控制模塊206通過云臺(tái)監(jiān)控跟蹤器實(shí)現(xiàn)，以控制云臺(tái)的全方位(左右/上下)移動(dòng)及攝像頭30的變倍、變焦等。
[0041]另外，還包括飛行狀態(tài)獲取模塊(未圖示)，用于檢測無人機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)，以確定出攝像頭30的初始朝向位置。
[0042]具體的，所述攝像頭30的朝向位置與無人機(jī)機(jī)頭在水平面成垂直角度。所述飛行狀態(tài)獲取模塊包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸電子羅盤和氣壓計(jì)。通過內(nèi)嵌的低功耗ARM處理器輸出校準(zhǔn)過的角速度，加速度，磁數(shù)據(jù)等，通過基于四元數(shù)的傳感器數(shù)據(jù)算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量，實(shí)時(shí)輸出以四元數(shù)、歐拉角等表示的無人機(jī)飛行的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)，從而實(shí)時(shí)反應(yīng)出無人機(jī)當(dāng)前的飛行狀況，即機(jī)頭朝向的角度，通過該角度在機(jī)頭所在平面定向旋轉(zhuǎn)90°，即為攝像頭30的初始朝向的位置。
[0043]由此，所述攝像頭控制模塊206便可依據(jù)攝像頭的初始朝向位置，以及信號(hào)發(fā)射源的位置，先比較二者在水平方向的差值，其次比較二者水垂直方向的差值，進(jìn)而依據(jù)所述差值對(duì)云臺(tái)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)方向修正。
[0044]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型?？傊苍诒緦?shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無線電側(cè)向技術(shù)的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括安裝于待追蹤位置的信號(hào)發(fā)射器； 以及安裝于無人機(jī)上的: 定向天線，用于接收所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的無線信號(hào)； 相位采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的相位數(shù)據(jù)； 電流采樣電路，與所述定向天線連接，用于解析無線信號(hào)中的電流數(shù)據(jù)； 信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊，分別與所述相位采樣電路和電流采樣電路連接，用于確定電流最強(qiáng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的相位位置； 攝像頭控制模塊，與所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊連接，用于依據(jù)所述相位位置，控制與其連接的攝像頭對(duì)準(zhǔn)所述待追蹤位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定向天線設(shè)于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括時(shí)鐘電路，分別與所述相位采樣電路和電流米樣電路連接； 所述相位采樣電路和電流采樣電路依據(jù)所述時(shí)鐘電路所提供的相同時(shí)間間隔輸出所解析的數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭固定于云臺(tái)上； 所述攝像頭控制模塊包括云臺(tái)監(jiān)控跟蹤器，與所述云臺(tái)通信連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)射源位置獲取模塊包括依次連接的:電流比較模塊、相位鎖定模塊和信號(hào)發(fā)射源定位模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括飛行狀態(tài)獲取模塊，用于檢測無人機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)； 所述攝像頭控制模塊還與所述飛行狀態(tài)獲取模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行狀態(tài)獲取模塊包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸電子羅盤和氣壓計(jì)。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK205644279SQ201620237398
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】張志強(qiáng), 楊伯陽, 崔琳, 郭斌
【申請(qǐng)人】深圳市創(chuàng)翼睿翔天空科技有限公司, 北京信息科技大學(xué)