CN106101657A - 一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控*** - Google Patents

一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***，包括信息采集子***和显示控制子***，信息采集子***设置于多旋翼飞行器上；所述信息采集子***包括飞行器主控单元、旋翼电机驱动单元、摄像机、激光照明器、无线通信单元一、电源一以及使飞行器平稳飞行的稳控单元，激光照明器连接有照明天线；所述显示控制子***包括工业计算机控制单元、按键单元、液晶显示屏、二维控制杆、三维控制杆、电源二以及无线通信单元二；无线通信单元一与无线通信单元二相连接以实现信息采集子***与显示控制子***之间的通信。该***当遇到前方有遮挡或障碍物时，可通过调整飞行器的位置躲避遮挡或障碍物以实现继续监控；且可实现昼夜实时监控。

Description

一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***
技术领域
本发明涉及一种监控***，尤其是一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***。
背景技术
近年来，利用激光照明进行成像的技术已被广泛地应用于民用、警用等多元化的市场，因其可以实现在昼、夜两种环境下成像，尤其是在复杂的黑夜环境下依然可以呈现实时、清晰的监控画面的特点而被大众所熟知。
然而现有的激光夜视监控***大多是基于体积庞大而且笨重的云台，安装方式相对固定，不具备可以灵活移动的特点。当激光夜视仪前方有遮挡或障碍物的时候，传统的激光夜视仪就无法继续完成夜视监控的功能，同时，监控距离比较局限，只能监测固定视野范围内目标。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***，包括信息采集子***和显示控制子***，信息采集子***设置于多旋翼飞行器上；
所述信息采集子***包括飞行器主控单元、旋翼电机驱动单元、摄像机、激光照明器、无线通信单元一、电源一以及使飞行器平稳飞行的稳控单元，激光照明器连接有照明天线，摄像机、激光照明器、电源一和稳控单元分别与飞行器主控单元的输入端相连接，旋翼电机驱动单元与飞行器主控单元的输出端相连接，无线通信单元一与飞行器主控单元双向连接；
所述显示控制子***包括工业计算机控制单元、按键单元、液晶显示屏、二维控制杆、三维控制杆、电源二以及无线通信单元二，按键单元、二维控制杆、三维控制杆和电源二分别与工业计算机控制单元的输入端相连接，液晶显示屏与工业计算机控制单元的输出端相连接，无线通信单元二与工业计算机控制单元双向连接；
无线通信单元一与无线通信单元二相连接以实现信息采集子***与显示控制子***之间的通信。
根据本发明优选的，所述信息采集子***还包括稳像单元，稳像单元与飞行器主控单元的输入端相连接，可以解决飞行器在天空中存在抖动的现象，使输出图像不会随着旋翼飞行器的剧烈变化而产生抖动，不会让观测者在观看监控画面时有眩晕的感觉。
根据本发明优选的，所述稳控单元包括北斗卫星定位单元、电子罗盘航向单元、三轴陀螺仪单元和三轴加速度计单元。
根据本发明优选的，所述按键单元包括目标锁定按键、目标跟踪按键、激光开关按键、一键起飞按键、一键降落按键和电源开关按键。
根据本发明优选的，所述飞行器主控单元采用TMS320DM368芯片；工业计算机控制单元采用PCM-B251主板；无线通信单元一和无线通信单元二均采用WIFI收发模块；摄像机采用索尼的36倍一体机；电源一为10000mAh锂电池组；电源二为5000mAh锂电池组。
根据本发明优选的，所述多旋翼飞行器包括Y型旋翼飞行器、四旋翼飞行器、六旋翼飞行器。
本发明的有益效果是：
1、本发明的夜视监控***当遇到前方有遮挡或障碍物时，可通过调整飞行器的位置躲避遮挡或障碍物以实现继续监控。
2、该***利用激光照明器进行照明，克服了夜间或光线差的环境中可见光摄像机无法成像的缺点，与摄像机一起实现了昼夜两用的实时监控。
3、该***增加了稳像单元，很大程度上减小了因为空中飞行位置的不断变化而造成的图像抖动现象。
4、该***设置有北斗卫星定位单元、电子罗盘航向单元、三轴陀螺仪单元和三轴加速度计单元，共同完成对飞行器电机部分的控制，使得位置更加精确、飞行更加平稳。
5、该***内部集成了无线WIFI收发模块，信息采集端和显示控制端之间无需实体连线，数据传输速率快，飞行控制更加灵活。
6、信息采集子***和显示控制子***均采用了大容量低温锂电池组，既保证了飞行器在空中的续航时间，又大大提高了显控终端的工作持久性。
7、显示控制子***采用了工业控制计算机作为显控的核心部分，使得对图像的分析处理能力增强，更加适用于现代化智能激光夜视监控***的发展趋势。
附图说明
图1为本发明的信息采集子***的原理结构示意图。
图2为本发明的显示控制子***的原理结构示意图。
图中，1、北斗卫星定位单元，2、旋翼电机驱动单元，3、飞行器主控单元，4、三轴陀螺仪单元，5、三轴加速度计单元，6、电子罗盘航向单元，7、无线通信单元一，8、电源一，9、激光照明器，10、照明天线，11、摄像机，12、稳像单元，13、按键单元，14、无线通信单元二，15、工业计算机控制单元，16、液晶显示屏，17、二维控制杆，18、三维控制杆，19、电源二。
具体实施方式
为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
本发明公开了一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***，包括信息采集子***和显示控制子***，信息采集子***设置于多旋翼飞行器上；所述多旋翼飞行器包括Y型旋翼飞行器、四旋翼飞行器、六旋翼飞行器，本发明优选使用六旋翼飞行器。
如图1所示，所述信息采集子***包括飞行器主控单元3、旋翼电机驱动单元2、摄像机11、激光照明器9、无线通信单元一7、电源一8、稳像单元12以及使飞行器平稳飞行的稳控单元，所述稳控单元包括北斗卫星定位单元1、电子罗盘航向单元6、三轴陀螺仪单元4和三轴加速度计单元5，激光照明器9连接有照明天线10，摄像机11、激光照明器9、电源一8、稳像单元12、北斗卫星定位单元1、电子罗盘航向单元6、三轴陀螺仪单元4以及三轴加速度计单元5分别与飞行器主控单元3的输入端相连接，旋翼电机驱动单元2与飞行器主控单元3的输出端相连接，无线通信单元一7与飞行器主控单元3双向连接。
所述飞行器主控单元3采用德州仪器公司（TI）的TMS320DM368作为控制芯片，具有强大的视频编解码功能，适合当前便携式、嵌入式产品的开发；旋翼电机驱动单元2是旋翼飞行器电机的驱动器，精确控制电机的运转保证了飞行器在空中的平稳飞行；北斗卫星定位单元1采集当前地理坐标信息并实时传输至飞行器主控单元3；电子罗盘航向单元6采集飞行器的方位信息并实时传输至飞行器主控单元3；三轴陀螺仪单元4和三轴加速度计单元5分别采集飞行器的姿态角和线形加速度变化并实时传输至飞行器主控单元3；将采集到的地理坐标、方位、姿态角和线性加速度信息实时反馈至飞行器主控单元3，然后再控制飞行器电机的运转，及时调整当时的飞行状况；摄像机11采用索尼的36倍一体机，可实现变倍、聚焦、自动聚焦等功能，是该***主要的视频采集入口，采集到的图像信息会传输到飞行器主控单元3进行分析处理；激光照明器9和照明天线10作为夜视照明辅助成像***，克服了夜间或光线差的环境中可见光摄像机无法成像的缺点，与摄像机一起实现了昼夜两用的实时监控；电源一8采用10000mAh的低温18650锂电池组，可实现最高10A的电流输出，保证了飞行器在空中的续航时间；稳像单元12是为了解决飞行器在天空中存在抖动的现象而设计的，使输出图像不会随着旋翼飞行器的剧烈变化而产生抖动，不会让观测者在观看监控画面时有眩晕的感觉。
如图2所示，所述显示控制子***包括工业计算机控制单元15、按键单元13、液晶显示屏16、二维控制杆17、三维控制杆18、电源二19以及无线通信单元二14，按键单元13、二维控制杆17、三维控制杆18和电源二19分别与工业计算机控制单元15的输入端相连接，液晶显示屏16与工业计算机控制单元15的输出端相连接，无线通信单元二14与工业计算机控制单元15双向连接。
所述工业计算机控制单元15采用英德斯电子有限公司的2.5寸工业主板PCM-B251，体积小、重量轻、功耗低；按键单元13包括目标锁定按键、目标跟踪按键、激光开关按键、一键起飞按键、一键降落按键和电源开关按键；液晶显示屏16为一个7英寸的液晶屏幕，可显示出物体的更多细节；二维控制杆17实现对飞行器沿水平方向、竖直方向运动的控制；三维控制杆18实现对摄像机11和照明天线10的控制，以完成摄像机11的变倍、聚焦，照明天线10的光圈变大、变小等操作；电源二19采用5000mAh的低温18650锂电池组，保证续航的同时也缩小了整机的体积。
无线通信单元一7与无线通信单元二14相连接以实现信息采集子***与显示控制子***之间的通信，实现了显示控制子***对信息采集子***的控制，无线通信单元一7和无线通信单元二14均采用了WIFI收发模块，数据传输速率快，飞行控制更加灵活。
本发明基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***的使用过程：打开电源开关，***进行通电，首先进行自检；自检通后，操作人员通过控制二维控制杆17控制飞行器在水平、垂直方向的运动；通过三维控制杆18的第三路AD控制摄像机的变倍、聚焦操作，当激光照明器处于打开状态时，还可以控制照明天线10的光圈变大、变小；通过三维控制杆18的第一、二路AD控制承载摄像机的云台在水平方向的前后左右四个方位的变化。信息采集子***将采集到的数据通过无线通信单元一7和无线通信单元二14与显示控制子***进行数据传输交换，在液晶显示屏16上可以清晰地看到索要观察的目标；按下目标锁定按键后，液晶显示屏中会对可疑的目标进行锁定，时刻监督可疑目标的动作；按下目标跟踪按键后，飞行器会与可疑目标进行同步移动，跟踪目标的可疑路径；按下一键起飞按键后，飞行器会自动飞行到空中的稳定位置；按下一键降落按键后，飞行器会自动飞回到操作人员身边。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于多旋翼飞行器的激光夜视监控***，其特征在于：
包括信息采集子***和显示控制子***，信息采集子***设置于多旋翼飞行器上；
所述信息采集子***包括飞行器主控单元（3）、旋翼电机驱动单元（2）、摄像机（11）、激光照明器（9）、无线通信单元一（7）、电源一（8）以及使飞行器平稳飞行的稳控单元，激光照明器（9）连接有照明天线（10），摄像机（11）、激光照明器（9）、电源一（8）和稳控单元分别与飞行器主控单元（3）的输入端相连接，旋翼电机驱动单元（2）与飞行器主控单元（3）的输出端相连接，无线通信单元一（7）与飞行器主控单元（3）双向连接；
所述显示控制子***包括工业计算机控制单元（15）、按键单元（13）、液晶显示屏（16）、二维控制杆（17）、三维控制杆（18）、电源二（19）以及无线通信单元二（14），按键单元（13）、二维控制杆（17）、三维控制杆（18）和电源二（19）分别与工业计算机控制单元（15）的输入端相连接，液晶显示屏（16）与工业计算机控制单元（15）的输出端相连接，无线通信单元二（14）与工业计算机控制单元（15）双向连接；
无线通信单元一（7）与无线通信单元二（14）相连接以实现信息采集子***与显示控制子***之间的通信。
2.根据权利要求1所述的监控***，其特征在于：所述信息采集子***还包括稳像单元（12），稳像单元（12）与飞行器主控单元（3）的输入端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的监控***，其特征在于：所述稳控单元包括北斗卫星定位单元（1）、电子罗盘航向单元（6）、三轴陀螺仪单元（4）和三轴加速度计单元（5）。
4.根据权利要求1或2所述的监控***，其特征在于：所述按键单元（13）包括目标锁定按键、目标跟踪按键、激光开关按键、一键起飞按键、一键降落按键和电源开关按键。
5.根据权利要求1所述的监控***，其特征在于：所述飞行器主控单元（3）采用TMS320DM368芯片；工业计算机控制单元（15）采用PCM-B251主板；无线通信单元一（7）和无线通信单元二（14）均采用WIFI收发模块；摄像机（11）采用索尼的36倍一体机；电源一（8）为10000mAh锂电池组；电源二（19）为5000mAh锂电池组。
6.根据权利要求1所述的监控***，其特征在于：所述多旋翼飞行器包括Y型旋翼飞行器、四旋翼飞行器、六旋翼飞行器。
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