CN109885103A - 一种用于无人机带有跟踪功能的云台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无人机带有跟踪功能的云台，包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连，所述云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块均设于一云台主体上，所述云台主体为圆盘形结构，所述云台主体沿圆周均匀设置机臂安装台。本发明实现了用于无人机云台***的精度控制，保证跟踪目标始终在视采集图片中心。

Description

一种用于无人机带有跟踪功能的云台

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于无人机带有跟踪功能的云台。

背景技术

近年来，随着计算机技术、自动控制技术及无线通信技术的快速发展，无人机在民用领域的应用越来越受到人们的关注。单纯的无人机没有太多的实用价值，但是当无人机上安装摄像头等探测设备就可以进行实现诸如森林巡检等有价值的民用应用。但是无人机在飞行过程中不可避免的会出现抖动，导致探测到目标的图像模糊不清；在特定情况，需要对目标进行跟踪，这就需要保证探测设备能够实现不同方向的转动或者移动。因此，需要在无人机上设计自稳定云台用来承载摄像机，并可以用来控制摄像机并使之在水平方向与垂直方向随意稳定的转动。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种用于无人机带有跟踪功能的云台。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种用于无人机带有跟踪功能的云台，包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连，所述云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块均设于一云台主体上，所述云台主体为圆盘形结构，所述云台主体沿圆周均匀设置机臂安装台。

进一步的，所述的摄像模块为CCD摄像机。

进一步的，所述的云平台稳定控制模块与图像处理模块通过有线相连进行数据交互通讯。

进一步的，所述的加速度计为三轴加速度计。

进一步的，所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块或者WIFI模块，无人机通过3G/4G通信模块或者WIFI模块向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明种云平台稳定控制模块根据跟踪目标的误差角以及通过加速度计和陀螺采集的云台当前状态，输出云台转动角度，控制电机细分驱动模块输出驱动电压，此时电机细分驱动器将所需驱动的转角按照细分数(如8细分数)输出脉冲，驱动电机转动按给定的方向和相应的角度转动，保证步进电机输出均匀的力矩和步距角，运行平稳；从而实现对云台***的精度控制，保证跟踪目标始终在视采集图片中心。

附图说明

图1是本发明原理示意图。

图中：100、云平台稳定控制模块；200、图像处理模块；300、摄像模块；400、加速度计；500、陀螺；600、电机细分驱动模块；700、步进电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示的一种用于无人机带有跟踪功能的云台，包括云平台稳定控制模块100、图像处理模块200、摄像模块300、加速度计400、陀螺500、电机细分驱动模块600、步进电机700和无线通信模块，所述加速度计400和陀螺500分别与云平台稳定控制模块100通讯相连；所述摄像模块300与图像处理模块200通讯相连；所述电机细分驱动模块600与云平台稳定控制模块100通讯相连；步进电机700与电机细分驱动模块600通讯相连。

所述的摄像模块300为摄像机。

所述的电机细分驱动模块为东芝公司的细分驱动芯片THB6064AH，该芯片有三个细分数控制端M1，M2，M3。本发明设置M1＝0，M2＝1，M3＝1，使得芯片可以自由选择1/8细分数。

所述的云平台稳定控制模块100与图像处理模块200通过有线相连进行数据交互通讯。

所述的加速度计400为三轴加速度计。

所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块、WIFI模块或者其他无线通讯模块，无人机通过该3G、4G或WIFI等方式向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。

结合附图1介绍该发明专利的一种实施用例。无人机在接收地面起飞指令后，通过摄像模块300采集无人机飞过区域的图像，并将采集的每一帧数据通过实时传输数据协议RTP传输到图像处理模块200。

无人机飞行控制***接收地面接收站的指令为图像信息采集，则图像处理模块200使用某种目标识别方法(如，黑白度)对图片中的物体进行图像识别并把识别结果存储到本地的磁盘中；同时将图片及识别结果通过无线通信模块以流媒体方式传输到地面接收设备中，供操作员判断是否有跟踪目标；如果所传送的图片中存在需要跟踪的目标，则操作人员点击相应的目标区域，通过无线通信模块向无人机飞行控制模块发送目标跟踪指令及被跟踪目标的特征(如，形状，颜色等)，无人机收到该指令同时将被跟踪目标的特征(如，形状，颜色等)存放在本地数据库。

无人机飞行控制***接收的指令为目标跟踪，当图像处理模块200接收到摄像模块300采集图片后，使用目标识别方法(如，黑白度)对采集图片中的物体进行识别，同时读取被跟踪目标的特征(如，形状，颜色等)。如果与被跟踪目标的特征符合，则图像处理模块200读取平台稳定控制模块100采集的加速度计及陀螺采集的无人机飞行姿态，据此计算出被跟踪目标的位置信息(即视轴偏差角)，同时将计算结果传输给云台稳定控制模块100。

云平台稳定控制模块100，根据跟踪目标的误差角以及通过加速度计和陀螺采集的云台当前状态，输出云台转动角度，控制电机细分驱动模块600输出驱动电压，驱动步进电机700精确转动云台，保证跟踪目标始终在视采集图片中心。

结合附图1介绍该发明专利的另一实施用例。无人机在接收地面起飞指令后当无人机起飞之后，云平台稳定控制模块100接收陀螺仪400和加速度计500传来的平台转动角度和角速度。此时云平台稳定控制单元100将该参数传送到图像处理模块200。如果云平台稳定控制单元100未接收到图像处理模块调整云台的指令时，本发明专利进入本实施用例。

云平台稳定控制单元100根据云平台的转动角度和角速度，根据云台三维抖动的运动学关系计算得到步进电机所需要补偿的转动角度及转动方向。将该信息传递给电机细分驱动模块600。此时电机细分驱动器将所需驱动的转角按照细分数(如8细分数)输出脉冲，驱动电机转动按给定的方向和相应的角度转动，保证步进电机输出均匀的力矩和步距角，运行平稳；从而实现对云台***的精度控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于无人机带有跟踪功能的云台，其特征在于：包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连，所述云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块均设于一云台主体上，所述云台主体为圆盘形结构，所述云台主体沿圆周均匀设置机臂安装台。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机带有跟踪功能的云台，其特征在于：所述的摄像模块为CCD摄像机。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机带有跟踪功能的云台，其特征在于：所述的云平台稳定控制模块与图像处理模块通过有线相连进行数据交互通讯。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人机带有跟踪功能的云台，其特征在于：所述的加速度计为三轴加速度计。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人机带有跟踪功能的云台，其特征在于：所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块或者WIFI模块，无人机通过3G/4G通信模块或者WIFI模块向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。