專利名稱：一種拋射型圖像采集及無線傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于警用及消防用特種裝備領(lǐng)域，涉及一種新型高安全的可低空實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離傳輸圖像信息的偵察裝置，用于救災(zāi)、反恐、刑事案件及社會(huì)維穩(wěn)中使用。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)六十年代以來，警用偵察裝備一直是警用裝備研究重點(diǎn)。如果想達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效取證的效果，通常在城市中大量布置圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，應(yīng)用最為廣泛的是隨身攜帶的微型攝像裝置和固定的監(jiān)視攝像機(jī)，但是這二者在應(yīng)對(duì)許多特殊環(huán)境狀況時(shí)則顯得力不從心。因此，很有必要研制一種性能可靠、隱蔽性較高、價(jià)格低廉、可低空飛行探測(cè)且適合大量生產(chǎn)的偵察裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種能遠(yuǎn)距離采集傳輸圖像、具有一定的飛行距離、具備較高的抗沖擊、抗過載能力、價(jià)格低廉的拋射型圖像采集及無線傳
輸裝置。本發(fā)明包括頭部、圓柱部、尾部、頂置平板翼、尾翼、數(shù)字圖像處理裝置、電源和天線；頭部為圓錐型頭部，在圓錐底部設(shè)有連接螺紋，圓柱部內(nèi)部設(shè)有用于安置數(shù)字圖像處理裝置的空腔，圓柱部腹部設(shè)有兩個(gè)前后交錯(cuò)并互成九十度的攝像孔；尾部為卵形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空腔，空腔前端為圓柱體狀電池艙，末端為用于承受發(fā)射裝置提供的發(fā)射動(dòng)力的發(fā)射裝置接口，發(fā)射裝置接口為圓柱狀；頂置平板翼通過螺釘固定連接在圓柱部上；天線安裝于圓柱部和尾部的連接部；電源安裝于位于尾部的電池艙內(nèi)；發(fā)射裝置接口為尾部的內(nèi)腔末端；數(shù)字圖像處理裝置包括DSP中央處理模塊、無線發(fā)射模塊和兩個(gè)圖像采集模塊；DSP中央處理模塊以TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理器為核心部件，該TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司生產(chǎn)的基于C2000內(nèi)核32位浮點(diǎn)型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理及微控制芯片，其主頻最高可達(dá)150MHz，浮點(diǎn)運(yùn)算的最快處理速度達(dá)300MFL0PS ;無線發(fā)射模塊為2.4GHzISM無線發(fā)射模塊，是挪威Nordic公司設(shè)計(jì)的2.4GHz低成本射頻發(fā)射芯片NRF24L01 ;封裝形式為4_X4_QFN20 ;圖像采集模塊由圖像傳感器及攝像頭、圖像高速緩存芯片和輸出電源轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；兩個(gè)攝像頭安裝在圓柱部腹部的攝像孔內(nèi)；圖像高速緩存芯片選用Aeroloqic公司開發(fā)的AL422B圖像高速緩存芯片，其內(nèi)部動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)空間為3M位，存儲(chǔ)方式采用FIFO入先出模式，存儲(chǔ)空間按393216字節(jié)X 8位的方式配置，輸入輸出的數(shù)據(jù)位數(shù)為8位，芯片內(nèi)置多級(jí)緩存，最高的工作頻率50MHz ;輸出電源轉(zhuǎn)換芯片選用TI公司生產(chǎn)的DSP專用的電源管理芯片TPS767D301雙端輸出電源轉(zhuǎn)換芯片，其功能是將輸入的5V電源電壓分別轉(zhuǎn)換為DSP芯片內(nèi)核和片內(nèi)外設(shè)及外部模塊所需的電壓。圖像傳感器選用美國Omnivision公司開發(fā)的型號(hào)為0V7670的30萬像素CMOS數(shù)字圖像傳感器，攝像頭為配套的CMOS攝像頭。發(fā)射裝置接口主要承受發(fā)射裝置提供的發(fā)射動(dòng)力，因此要求發(fā)射裝置接口必須采用可抗高強(qiáng)度沖擊的材料制成。
本發(fā)明裝置通過裝置上所載有的傳感器組中的CMOS鏡頭完成圖像采集，并將所采集的圖像數(shù)據(jù)傳到處理模塊(主要將圖像數(shù)字信號(hào)通過DSP中央處理模塊調(diào)節(jié)傳輸?shù)綗o線發(fā)射模塊)，無線發(fā)射模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給一定范圍內(nèi)的匹配的PDA手持設(shè)備，達(dá)到圖像偵察的目的。整個(gè)系統(tǒng)由電源供電完成。發(fā)射時(shí)借用警用裝備或高壓氣槍產(chǎn)生的高壓氣體助推，獲取一個(gè)較大的初速，拋射距離達(dá)100米；采用頂置平板翼、尾翼穩(wěn)定裝置，拋射后可低空飛行；內(nèi)腔裝填傳感器組、控制電路和可充電鋰電源作為裝置的核心部分；裝置安裝有兩組不同方向的鏡頭，擴(kuò)大了視場(chǎng)，盡量減小視場(chǎng)死角；裝置可以抵抗很高的沖擊和過載，可以反復(fù)使用；采用一種價(jià)格低廉，貨源充足的非金屬材質(zhì)作為外殼體材料。本發(fā)明主要應(yīng)對(duì)各種人員無法到達(dá)或需要遠(yuǎn)距離臨時(shí)監(jiān)控的狀況。日常后勤維護(hù)及使用時(shí)不會(huì)造成人員及財(cái)產(chǎn)損害。與目前使用的民用偵察裝置相比，體積較小，裝置不需要維護(hù)；使用靈活方便，既可拋射進(jìn)行遠(yuǎn)距離低空偵測(cè)，又可臨時(shí)固定對(duì)特定場(chǎng)所進(jìn)行偵察有多個(gè)不同角度的鏡頭，進(jìn)行多視角偵察，偵察死角較少；采用非金屬外殼，內(nèi)有抗沖擊、抗過載設(shè)計(jì)，可承受較大過載；用途多樣，既可用來進(jìn)行刑事偵察、反恐，又可用于救災(zāi)、維穩(wěn)；裝置功耗較低，可連續(xù)工作六小時(shí)以上，并且可以進(jìn)行回收反復(fù)使用。裝置主體采用一種價(jià)格低廉、來源廣泛的非金屬材料，成本大幅降低。發(fā)射裝置采用警用裝備或高壓氣槍發(fā)射，不需要另行設(shè)計(jì)發(fā)射裝置。沒有涉及危險(xiǎn)品元件，生產(chǎn)及裝配安全。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明圖像采集模塊安裝方式 圖3為本發(fā)明數(shù)字圖像處理裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。如圖1所示，該裝置由頭部1、圓柱部、頂置平板翼2、尾部9、尾翼7、數(shù)字圖像處理裝置、電源、天線14等構(gòu)成。圓柱部包括前部11和中后部5兩段，兩段為一體結(jié)構(gòu)；其中頭部I和圓柱部前部5通過連接螺紋12聯(lián)接。為方便保管和使用，頂置平板翼2的翼片為可拆卸式翼片。兩個(gè)圖像采集攝像頭成九十度安裝在圓柱部前部11腹部攝像孔3、16上，兩個(gè)圖像采集模塊4、15安裝于圓柱部前部5，如圖2所示。數(shù)字圖像處理裝置的DSP中央處理模塊和無線發(fā)射模塊10安裝于圓柱部中后部5，將所采集的圖像數(shù)字信號(hào)通過DSP中央處理模塊處理后傳輸?shù)綗o線發(fā)射模塊。天線14安裝于圓柱部中后部5與尾部9的連接部，圓柱部中后部5與尾部9通過螺釘13連接。電源安裝于位于尾部9的電池艙6內(nèi)。發(fā)射裝置接口 8為尾部9后端內(nèi)腔，主要承受發(fā)射裝置提供的發(fā)射動(dòng)力。整個(gè)數(shù)字圖像處理裝置的作用過程包括圖像的采集、DSP中央處理和無線傳輸三個(gè)部分。如圖3所示，該裝置內(nèi)部數(shù)字圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以DSP為核心，采用模塊化一體化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)整體主要由圖像采集模塊、圖像處理模塊、存儲(chǔ)模塊、無線傳輸和JTAG仿真模塊構(gòu)成。其中，除圖像處理模塊外，其余為外圍部分，這些電路有CMOS圖像采集電路、A/D解碼器電路、RAM圖像緩存電路、FLASH存儲(chǔ)模塊電路、無線發(fā)送電路和JTAG接口電路。偵察信息由CMOS攝像頭采集之后，經(jīng)過A/D解碼芯片將模擬的視頻或者圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)后端所要求的數(shù)字信號(hào)。在系統(tǒng)中，就是將模擬的NTSC、PAL制式信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像信號(hào)首先圖像緩存RAM中，然后DSP從圖像緩存中獲取圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種方式的處理并打包，并將打包的數(shù)字圖像放到后端圖像緩存RAM中，最后經(jīng)過無線傳輸模塊將處理之后的數(shù)字圖像發(fā)送出去。整個(gè)系統(tǒng)的用電來自電源；為確保系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定、可靠、安全的要求，必須為系統(tǒng)內(nèi)各模塊提供穩(wěn)定的電壓。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，需要用到的電壓源信號(hào)分別5V、3.3V和1.9V三種。在此，為系統(tǒng)選用TI公司生產(chǎn)的DSP專用的電源管理芯片TPS767D301雙端輸出電源轉(zhuǎn)換芯片供電，其功能是將輸入的5V電源電壓分別轉(zhuǎn)換為DSP芯片內(nèi)核和片內(nèi)外設(shè)及外部模塊所需的3.3V和1.9V電壓。該芯片充分考慮了 DSP芯片功耗高、電流大的特點(diǎn)，可以充分保證DSP芯片及整個(gè)系統(tǒng)功耗對(duì)電流的要求。通過裝置上所載有的CMOS鏡頭完成圖像采集，再將所采集的圖像數(shù)據(jù)傳到電路板中的DSP中央處理模塊，再將處理后的數(shù)據(jù)傳入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給一定范圍內(nèi)的匹配的PDA手持設(shè)備，達(dá)到圖像偵察的目的。整個(gè)系統(tǒng)由電源供電完成。彈體總長度195mm、頭部I的尺寸為25mm、圓柱部為長120mm*直徑35_40mm的圓柱體、頂置平板翼2的尺寸為180*20mm，尾部9上電池艙6尺寸為直徑5mm *長5mm ;攝像孔3、16的半徑為3.8mm ;發(fā)射裝置接口 8為直徑8mm*長IOmm的圓柱狀。
權(quán)利要求
1.一種拋射型圖像采集及無線傳輸裝置，其特征是包括頭部、圓柱部、尾部、頂置平板翼、尾翼、數(shù)字圖像處理裝置、電源和天線；頭部為圓錐型頭部，在圓錐底部設(shè)有連接螺紋，圓柱部內(nèi)部設(shè)有用于安置數(shù)字圖像處理裝置的空腔，圓柱部腹部設(shè)有兩個(gè)前后交錯(cuò)并互成九十度的攝像孔；尾部為卵形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空腔，空腔前端為圓柱體狀電池艙，末端為用于承受發(fā)射裝置提供的發(fā)射動(dòng)力的發(fā)射裝置接口，發(fā)射裝置接口為圓柱狀；頂置平板翼通過螺釘固定連接在圓柱部上；天線安裝于圓柱部和尾部的連接部；電源安裝于位于尾部的電池艙內(nèi)；數(shù)字圖像處理裝置包括DSP中央處理模塊、無線發(fā)射模塊和兩個(gè)圖像采集模塊；DSP中央處理模塊以TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理器為核心部件，該TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司生產(chǎn)的基于C2000內(nèi)核32位浮點(diǎn)型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理及微控制芯片，其主頻最高150MHz，浮點(diǎn)運(yùn)算的最快處理速度300MFL0PS ;無線發(fā)射模塊為2.4GHzISM無線發(fā)射模塊，是挪威Nordic公司設(shè)計(jì)的2.4GHz低成本射頻發(fā)射芯片NRF24L01 ;封裝形式為4mmX4mmQFN20 ；圖像采集模塊由圖像傳感器及攝像頭、圖像高速緩存芯片和輸出電源轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；兩個(gè)攝像頭安裝在圓柱部腹部的攝像孔內(nèi)；圖像高速緩存芯片選用Aeroloqic公司開發(fā)的AL422B圖像高速緩存芯片，其內(nèi)部動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)空間為3M位，存儲(chǔ)方式采用FIFO入先出模式，存儲(chǔ)空間按393216字節(jié)X 8位的方式配置，輸入輸出的數(shù)據(jù)位數(shù)為8位，芯片內(nèi)置多級(jí)緩存，最高的工作頻率50MHz ;輸出電源轉(zhuǎn)換芯片選用TI公司生產(chǎn)的DSP專用的電源管理芯片TPS767D301雙端輸出電源轉(zhuǎn)換芯片，其功能是將輸入的5V電源電壓分別轉(zhuǎn)換為DSP芯片內(nèi)核和片內(nèi)外設(shè)及外部模塊所需的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的拋射型圖像采集及無線傳輸裝置，其特征是圖像傳感器選用美國Omnivision公司開發(fā)的型號(hào)為0V7670的30萬像素CMOS數(shù)字圖像傳感器，攝像頭為配套的CMOS攝像頭。
3.如權(quán)利要求1所述的拋射型圖像采集及無線傳輸裝置，其特征是發(fā)射裝置接口采用可抗高強(qiáng)度沖擊的材料制成。
全文摘要
一種拋射型圖像采集及無線傳輸裝置，其目的是遠(yuǎn)距離采集傳輸圖像，具有一定飛行距離，價(jià)格低廉；本發(fā)明包括頭部、圓柱部、尾部、頂置平板翼、尾翼、數(shù)字圖像處理裝置、電源和天線；頭部為圓錐型頭部，圓柱部內(nèi)部設(shè)有用于安置數(shù)字圖像處理裝置的空腔，圓柱部腹部設(shè)有兩個(gè)前后交錯(cuò)并互成九十度的攝像孔；尾部為卵形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空腔，空腔前端為圓柱體狀電池艙，末端為用于承受發(fā)射裝置提供的發(fā)射動(dòng)力的發(fā)射裝置接口，發(fā)射裝置接口為圓柱狀；頂置平板翼通過螺釘固定連接在圓柱部上；天線安裝于圓柱部和尾部的連接部；電源安裝于位于尾部的電池艙內(nèi)；數(shù)字圖像處理裝置包括DSP中央處理模塊、無線發(fā)射模塊和兩個(gè)圖像采集模塊。
文檔編號(hào)H04N7/18GK103118244SQ20131002646
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者曹紅松, 杜燁, 沈冠軍, 鐘迪春, 毛澤華, 白福明 申請(qǐng)人:中北大學(xué)