CN109814603A - 一种应用于无人机的追踪***及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于无人机技术领域，公开了一种应用于无人机的追踪***及无人机，包括追踪相机、控制模块、电机模块和传动机构；追踪相机与控制模块连接，控制模块与电机模块连接，电机模块与传动机构连接，追踪相机与传动机构连接；追踪相机获取追踪目标的追踪图像，并将追踪图像发送给控制模块，控制模块接收追踪图像，解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，根据位置数据生成控制信号并将控制信号发送给电机模块，电机模块根据控制信号控制传动机构动作，传动机构带动追踪相机移动直至追踪目标位于追踪图像的指定位置。本发明实施例实现了用户指点追踪的功能，节省了人力开销，提高了无人机目标追踪的准确性，优化了追踪目标的显示效果。

Description

一种应用于无人机的追踪***及无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种应用于无人机的追踪***及无人机。

背景技术

近几年，无人机技术火热兴起，与无人机配套的设备也纷纷出现。云台是安装、固定摄像机的支撑设备，分为固定和电动云台两种，固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了，电动云台通过电动机接受来自控制器的信号运行定位。在控制信号的作用下，可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。

目前，无人机航拍追踪目标主要是通过人工手动控制无人机的控制摇杆进行追踪，这样不仅占用人力而且追踪显示的效果不好，大大削弱了无人机实际应用的效果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种应用于无人机的追踪***及无人机，旨在解决无人机的追踪***追踪效果差、耗时耗力的问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种应用于无人机的追踪***，包括追踪相机、控制模块、电机模块和传动机构。

追踪相机与控制模块连接，控制模块与电机模块连接，电机模块与传动机构连接，追踪相机与传动机构连接。

追踪相机获取追踪目标的追踪图像，并将追踪图像发送给控制模块，控制模块接收追踪图像，并对追踪图像进行解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，根据位置数据生成控制信号并将控制信号发送给电机模块，电机模块根据控制信号控制传动机构动作，传动机构带动追踪相机移动直至追踪目标位于追踪图像的指定位置。

在一个实施例中，控制模块包括相机控制单元和姿态控制单元，追踪相机与相机控制单元连接，相机控制单元与姿态控制单元连接，姿态控制单元与电机模块连接。

相机控制单元接收追踪图像，对追踪图像进行解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，并将位置数据发送给姿态控制单元，姿态控制单元接收位置数据，根据位置数据和预设指定位置条件，生成控制信号。

在一个实施例中，追踪***还包括惯性传感模块；追踪相机与惯性传感模块连接，惯性传感模块与姿态控制单元连接。

惯性传感模块获取追踪相机的当前姿态数据，并将当前姿态数据发送给姿态控制单元，姿态控制单元根据当前姿态数据、位置数据和预设指定位置条件，生成包含移动路径信息的控制信号。

在一个实施例中，控制信号包括俯仰控制信号，所述电机模块包括俯仰电机驱动单元；控制模块与俯仰电机驱动单元连接，俯仰电机驱动单元与传动机构连接。

控制模块发送俯仰控制信号给俯仰电机驱动单元，俯仰电机驱动单元根据俯仰控制信号控制传动机构带动追踪相机沿第一预设路径移动。

在一个实施例中，控制信号还包括航向控制信号，电机模块还包括航向电机驱动单元，控制模块与航向电机驱动单元连接，航向电机驱动单元与传动机构连接。

控制模块发送航向控制信号给航向电机驱动单元，航向电机驱动单元控制传动机构带动追踪相机沿第二预设路径移动，第二预设路径与第一预设路径垂直。

在一个实施例中，控制信号还包括横滚控制信号，电机模块还包括横滚电机驱动单元，控制模块与横滚电机驱动单元连接，横滚电机驱动单元与传动机构连接。

控制模块发送横滚控制信号给横滚电机驱动单元，横滚电机驱动单元控制传动机构带动追踪相机沿第三预设路径移动，追踪相机通过沿第三预设路径移动改变焦距，第三预设路径分别与第一预设路径和第二预设路径垂直。

在一个实施例中，追踪相机与控制模块通过串口连接。

在一个实施例中，控制模块与电机模块通过CAN总线连接。

在一个实施例中，应用于无人机上的追踪***还包括电源模块，电源模块与电机模块连接，电源模块为电机模块提供电能。

本发明实施例的第二方面，提供了一种无人机，包括飞行器，飞行器上安装有以上任一项所述的追踪***。

本发明实施例与现有技术相比的有益效果是：通过追踪相机获取追踪目标的追踪图像，并将追踪图像发送给控制模块，控制模块接收追踪图像，并将追踪图像进行解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，根据位置数据生成控制信号并将控制信号发送给电机模块，电机模块根据控制信号控制传动机构动作，传动机构带动追踪相机移动直至追踪目标位于追踪图像的指定位置。本发明实施例实现了用户指点追踪的功能，节省了人力开销，提高了无人机目标追踪的准确性，优化了追踪目标的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的一种应用于无人机的追踪***的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种应用于无人机的追踪***的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，图1示出了本发明一实施例提供的一种应用于无人机的追踪***，详述如下：

在一个实施例中，应用于无人机上的追踪***100包括追踪相机110、控制模块120、电机模块130和传动机构140。

追踪相机110与控制模块120连接，控制模块120与电机模块130连接，电机模块130与传动机构140连接，追踪相机110与传动机构140连接。

追踪相机110获取追踪目标的追踪图像，并将追踪图像发送给控制模块120，控制模块120接收追踪图像，并对追踪图像进行解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，根据位置数据生成控制信号并将控制信号发送给电机模块130，电机模块130根据控制信号控制传动机构140动作，传动机构140带动追踪相机110移动直至追踪目标位于追踪图像的指定位置。

在本实施例中，传动机构140包括云台，无人机上的相机用于拍摄追踪目标的图像返回给地面终端设备中，现有技术中，用户通常手动控制终端设备上的遥控杆来控制无人机追踪目标，这使得追踪目标不能实时的在图像的显著位置显示，不利于用户对追踪目标的观察。

在本实施例中，通过追踪相机110获取追踪目标的追踪图像，将追踪图像发送给控制模块120，控制模块120提取追踪图像中追踪目标的位置数据，追踪目标的位置数据可以为追踪目标在追踪图像中的位置坐标。

在本实施例中，控制模块120生成位置数据后，根据预设指定位置条件和位置数据生成控制信号，其中预设指定位置为追踪目标在追踪图像上的指定位置，预设指定位置条件为追踪目标的在追踪图像中的坐标范围，用以保证追踪目标能够全程显示在追踪图像的指定位置。

在本实施例中，控制模块120生成控制信号后将控制信号发送给电机模块130，电机模块130接收控制信号并根据控制信号控制传动机构140带动追踪相机110移动。

在本实施例中，控制信号用以控制传动机构140，传动机构140与追踪相机110连接，控制信号控制传动机构140带动追踪相机110移动，直到追踪目标位于追踪图像的指定位置。

从上述实施例可知，本发明实施例通过智能图像处理技术配合云台调节，实现了用户指点追踪的功能，节省了人力开销，提高了无人机目标追踪的准确性，优化了追踪目标的显示效果。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，控制模块120包括相机控制单元121和姿态控制单元122，追踪相机110与相机控制单元121连接，相机控制单元121与姿态控制单元122连接，姿态控制单元122与电机模块130连接。相机控制单元121接收追踪图像，对追踪图像进行解析得到追踪目标在追踪图像中的位置数据，并将位置数据发送给姿态控制单元122，姿态控制单元122接收位置数据，根据位置数据和预设指定位置条件，生成控制信号。

在本实施例中，控制模块120包括相机控制单元121和姿态控制单元122，相机控制单元121主要用于将追踪相机110发送的追踪图像解析为位置数据，然后发送给姿态控制单元122，姿态控制单元122根据位置数据和预设位置条件，生成用于控制追踪相机110移动的控制信号。

如图2所示，在一个实施例中，追踪***100还包括惯性传感模块150；追踪相机110与惯性传感模块150连接，惯性传感模块150与姿态控制单元122连接。惯性传感模块150获取追踪相机110的当前姿态数据，并将当前姿态数据发送给姿态控制单元122，姿态控制单元122根据当前姿态数据、位置数据和预设指定位置条件，生成包含移动路径信息的控制信号。

在本实施例中，惯性传感模块150用于获取追踪相机110的当前姿态数据，并将当前姿态数据发送给姿态控制单元122，姿态控制单元122根据追踪目标在追踪图像中的位置数据和追踪相机的当前姿态，考虑预设指定位置条件，从而生成包含移动路径信息的控制信号。本发明实施例通过获取追踪相机110的当前姿态数据，从而精确的确定包括移动路径信息的控制信号，缩短了传动机构140的反应时间，从而使追踪目标更加快速的稳定在追踪图像的指定区域。

如图2所示，在一个实施例中，控制信号包括俯仰控制信号，所述电机模块130包括俯仰电机驱动单元131；控制模块120与俯仰电机驱动单元131连接，俯仰电机驱动单元131与传动机构140连接。控制模块120发送俯仰控制信号给俯仰电机驱动单元131，俯仰电机驱动单元131根据俯仰控制信号控制传动机构140带动追踪相机110沿第一预设路径移动。

如图2所示，在一个实施例中，控制信号还包括航向控制信号，电机模块130还包括航向电机驱动单元132，控制模块120与航向电机驱动单元132连接，航向电机驱动单元132与传动机构140连接。控制模块120发送航向控制信号给航向电机驱动单元132，航向电机驱动单元132控制传动机构140带动追踪相机110沿第二预设路径移动，第二预设路径与第一预设路径垂直。

如图2所示，在一个实施例中，控制信号还包括横滚控制信号，电机模块130还包括横滚电机驱动单元133，控制模块120与横滚电机驱动单元133连接，横滚电机驱动单元133与传动机构140连接。控制模块120发送横滚控制信号给横滚电机驱动单元133，横滚电机驱动单元133控制传动机构140带动追踪相机110沿第三预设路径移动，追踪相机110通过沿第三预设路径移动改变焦距，第三预设路径分别与第一预设路径和第二预设路径垂直。

在本实施例中，电机模块130包括三个电机驱动单元，分别是俯仰电机驱动单元131，航向电机驱动单元132和横滚电机驱动单元133。前述控制模块120生成的包含移动路径信息的控制信号包括控制电机模块130在第一预设路径移动的俯仰控制信号，在第二预设路径移动的航向控制信号和在第三预设路径移动的横滚控制信号。

其中，俯仰控制信号控制俯仰电机驱动单元131驱动传动机构140带动追踪相机110在第一预设路径移动，在本实施例中，第一预设路径为沿水平转轴垂直转动的路径，俯仰电机驱动单元131驱动传动机构140带动追踪相机110在垂直方向上进行俯仰转动；航向控制信号控制航向电机驱动单元132驱动传动机构140带动追踪相机110在第二预设路径移动，在本实施例中，第二预设路径为沿竖直转轴水平转动的路径，第二预设路径垂直于第一预设路径，追踪相机110沿第二预设路径在水平方向上进行左右水平转动；横滚控制信号控制横滚电机驱动单元133驱动传动机构140带动追踪相机110在第三预设路径移动，在本实施例中，第三预设路径分别垂直于第一预设路径和第二预设路径，横滚电机驱动单元133驱动传动机构140带动追踪相机110沿第三预设路径移动，通过横滚电机驱动单元133驱动传动机构140带动追踪相机110，使追踪相机110沿第三路径前后移动达到改变焦距的功能。

在本发明的一个实施例中，传动机构140包括俯仰传动部件、航向传动部件和横滚传动部件，俯仰电机驱动单元131和俯仰传动机构连接，俯仰传动部件与追踪相机110连接，控制模块120发送俯仰控制信号控制俯仰电机驱动单元131驱动俯仰传动部件带动追踪相机110沿第一预设路径移动，控制模块120发送航向控制信号控制航向电机驱动单元132驱动航向传动部件带动追踪相机110沿第二预设路径移动，控制模块120发送横滚控制信号控制横滚电机驱动单元133驱动横滚传动部件带动追踪相机110沿第三预设路径移动。

从本实施例可知，通过电机模块130的俯仰电机驱动单元131、航向电机驱动单元132和横滚电机驱动单元133驱动传动机构140带动追踪相机110上下、左右转动以及前后移动，使追踪目标能够自动的被锁定在追踪图像的指定位置也就是中央显著位置，从而优化了追踪***的追踪效果，提高了追踪***的准确性。

在一个实施例中，追踪相机110与控制模块120通过串口连接。

在本实施例中，追踪相机110与控制模块120通过串口连接，串口是计算机上一种非常通用的设备通信的协议。串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本。在本实施例中，具体地，追踪相机110和控制模块120可以通过RS232串口通信连接。

在一个实施例中，控制模块120与电机模块130通过CAN总线连接。

在本实施例中，控制模块120与电机模块130通过CAN总线连接，CAN总线(Controller Area Network，控制器局域网)是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。控制模块120与电机模块130通过CAN总线连接，控制模块120包含的相机控制单元121、姿态控制单元122和电机模块130包括的俯仰电机驱动单元131、航向电机驱动单元132和横滚电机驱动单元133之间的连接都选用CAN总线连接，从而提高追踪***100中数据的传输速度，提高追踪***100的反应能力。

在一个实施例中，追踪***100还包括电源模块，电源模块与电机模块连接，电源模块为电机模块提供电能。

本发明实施例提供了一种应用于无人机上的追踪***，包括追踪相机、传动机构、控制模块和电机模块。追踪相机获取追踪目标的追踪图像，并将追踪图像发送给控制模块，控制模块接收追踪图像，并将追踪图像解析为追踪目标在追踪图像中的位置数据，根据位置数据生成控制信号并将控制信号发送给电机模块，电机模块根据控制信号控制传动机构动作，传动机构带动追踪相机移动直至追踪目标位于追踪图像的指定位置。本发明实施例实现了用户指点追踪的功能，节省了人力开销，提高了无人机目标追踪的准确性，优化了追踪目标的显示效果。

本发明实施例的第二方面，提供了一种无人机，包括飞行器，飞行器上安装有以上任一项所述的追踪***。

在一个实施例中，飞行器上设有飞控模块和飞行驱动模块，飞控模块和飞行驱动模块连接，飞控模块通过飞行驱动模块控制飞行器的飞行动作。本实施例通过飞控模块控制飞行器的动作，通过控制模块控制追踪相机的动作，提高了追踪***的追踪准确性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，包括追踪相机、控制模块、电机模块和传动机构；

所述追踪相机与所述控制模块连接，所述控制模块与所述电机模块连接，所述电机模块与所述传动机构连接，所述追踪相机与所述传动机构连接；

所述追踪相机获取追踪目标的追踪图像，并将所述追踪图像发送给所述控制模块，所述控制模块接收所述追踪图像，并对所述追踪图像进行解析得到所述追踪目标在所述追踪图像中的位置数据，根据所述位置数据生成控制信号并将所述控制信号发送给所述电机模块，所述电机模块根据所述控制信号控制所述传动机构动作，所述传动机构带动所述追踪相机移动直至所述追踪目标位于所述追踪图像的指定位置。

2.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述控制模块包括相机控制单元和姿态控制单元；

所述追踪相机与所述相机控制单元连接，所述相机控制单元与所述姿态控制单元连接，所述姿态控制单元与所述电机模块连接；

所述相机控制单元对所述追踪图像进行解析得到所述追踪目标在所述追踪图像的位置数据，并将所述位置数据发送给所述姿态控制单元，所述姿态控制单元接收所述位置数据，根据所述位置数据和预设指定位置条件，生成控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，还包括惯性传感模块；

所述追踪相机与所述惯性传感模块连接，所述惯性传感模块与所述姿态控制单元连接；

所述惯性传感模块获取所述追踪相机的当前姿态数据，并将所述当前姿态数据发送给所述姿态控制单元，所述姿态控制单元根据所述当前姿态数据、所述位置数据和所述预设指定位置条件，生成包含移动路径信息的控制信号。

4.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述控制信号包括俯仰控制信号，所述电机模块包括俯仰电机驱动单元；

所述控制模块与所述俯仰电机驱动单元连接，所述俯仰电机驱动单元与所述传动机构连接；

所述控制模块发送所述俯仰控制信号给所述俯仰电机驱动单元，所述俯仰电机驱动单元根据所述俯仰控制信号控制所述传动机构带动所述追踪相机沿第一预设路径移动。

5.根据权利要求4所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述控制信号还包括航向控制信号，所述电机模块还包括航向电机驱动单元；

所述控制模块与所述航向电机驱动单元连接，所述航向电机驱动单元与所述传动机构连接；

所述控制模块发送所述航向控制信号给所述航向电机驱动单元，所述航向电机驱动单元控制所述传动机构带动所述追踪相机沿第二预设路径移动，所述第二预设路径与所述第一预设路径垂直。

6.根据权利要求5所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述控制信号还包括横滚控制信号，所述电机模块还包括横滚电机驱动单元；

所述控制模块与所述横滚电机驱动单元连接，所述横滚电机驱动单元与所述传动机构连接；

所述控制模块发送所述横滚控制信号给所述横滚电机驱动单元，所述横滚电机驱动单元控制所述传动机构带动所述追踪相机沿第三预设路径移动，所述追踪相机通过沿第三预设路径移动改变焦距，所述第三预设路径分别与第一预设路径和第二预设路径垂直。

7.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述追踪相机与所述控制模块通过串口连接。

8.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，所述控制模块与所述电机模块通过CAN总线连接。

9.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的追踪***，其特征在于，还.包括电源模块，所述电源模块与所述电机模块连接，所述电源模块为所述电机模块提供电能。

10.一种无人机，其特征在于，包括飞行器，所述飞行器上安装有如权利要求1-9任一项所述的追踪***。