CN111913411A - 通用无人机成像仪多功能控制*** - Google Patents

通用无人机成像仪多功能控制*** Download PDF

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CN111913411A CN201910385774.3A CN201910385774A CN111913411A CN 111913411 A CN111913411 A CN 111913411A CN 201910385774 A CN201910385774 A CN 201910385774A CN 111913411 A CN111913411 A CN 111913411A
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邓磊
李小娟
孙杰
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Abstract

本发明公开了一种通用无人机成像仪控制***，包括壳体和设置于壳体内的核心控制板及电源，其中，所述核心控制板上电连接有成像模块、GPS传感器、九轴传感器、WIFI模块和指示灯，所述成像模块配置为根据预设触发条件进入工作状态以进行图像采集；所述GPS模块配置为接收GPS数据并输出至所述核心控制板；所述九轴传感器配置为获取姿态数据并输出至所述核心控制板；所述WIFI模块配置为与一上位机建立通讯连接；所述指示灯配置为指示工作状态信息。本发明提供的通用无人机成像仪控制***，不依赖于特定无人机平台和特定传感器，能够串联多种无人机平台和成像仪，以解决成像仪的控制问题。

Description

通用无人机成像仪多功能控制***
技术领域
本发明涉及了通用无人机设备技术领域，尤其涉及一种通用无人机成像仪多功能控制***。该控制***独立于无人机平台，可实现GPS、IMU、供电、触发控制等功能模块自由组合。
背景技术
无人机被称为“空中机器人”，近几年无人机技术持续进步，尤其是微电子、导航、控制、通信等技术，极大地推动了无人机***的发展，促进了无人机***在军事和民用领域的应用。未来的无人机将集成更多的机器人技术和更先进的算法，装备更多的传感器，加载更多的任务载荷设备，接入外部网络，智能化地完成各种复杂的任务。
无人机本身只是一个平台，凭借其搭载的各种任务载荷设备，比如成像传感器(以下简称成像仪)，才能完成特定的任务。例如，针对测绘领域来说，需要搭载高分辨率的可见光相机，目前比较常用的相机包括索尼QX1L，A7，尼康D800等；针对农业和环境调查等领域来说，通常需要搭载多光谱相机甚至高光谱相机，比如Parrot Sequioa，Tertra MCA，Cubert UHD185等等。目前，各种成像仪层出不穷，为无人机的应用前景提供了无限的可能。
从大量的工程实践和经验来看：虽然无人机和成像仪各自都在高速发展，但其间尚存在一个障碍，即：无人机与成像仪之间的通讯和控制。目前来看，无人机厂商支持的成像仪种类非常有限，基本是针对特定的传感器单独开发一套控制***。比如大疆(DJI)无人机只支持自己出品的X系列，以及GH4等几款特定的相机；另一方面，由于缺少行业标准、技术保密等多种原因，成像仪的开发者和生产者也难以满足多种多样无人机平台的需求，无法提供通用的传感器控制***。尤其是专业应用领域的成像仪，比如MCA和UHD等多光谱和高光谱相机，只提供了一个接口的定义给使用者。这种方式难以与现有的无人机***对接，也让一般用户难以使用。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种不依赖于特定无人机平台和特定传感器的通用的成像仪触发与控制***，能够串联多种无人机平台和成像仪，以解决成像仪的控制问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通用无人机成像仪控制***，包括壳体和设置于壳体内的核心控制板及电源，其中，所述核心控制板上电连接有成像模块、GPS传感器、九轴传感器、WIFI模块和指示灯，所述成像模块配置为根据预设触发条件进入工作状态以进行图像采集；所述GPS模块配置为接收GPS数据并输出至所述核心控制板；所述九轴传感器配置为获取姿态数据并输出至所述核心控制板；所述WIFI模块配置为与一上位机建立通讯连接；所述指示灯配置为指示工作状态信息。
作为优选，所述成像模块通过数字I/O接口与所述核心控制板连接。
作为优选，所述GPS模块为GPS传感器，且其通过一对SLC/SDA接口与所述核心控制板连接。
作为优选，所述九轴传感器通过一对TX/RX接口与所述核心控制板连接。
作为优选，所述九轴传感器包括三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴地磁计。
作为优选，所述指示灯通过三个数字I/O接口与所述核心控制板连接。
与现有技术相比较，本发明提供的通用无人机成像仪多功能控制***，具有如下优点：
1、为触发控制提供独立的IMU和GPS数据，不依赖于特定无人机平台；
2、采用通讯协议中间层设计，便于扩展和对接更多类型的成像仪；
3、多种电压信号转换输出模式，便于不同成像仪的控制；
4、可组合模块化设计，便于与无人机***集成，实现不同功能的自由搭配；
5、提供独立和外部供电两种方式，减轻飞行重量。
应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。
本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
图1为本发明的通用无人机成像仪多功能控制***的***框图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种通用无人机成像仪控制***，包括壳体和设置于壳体内的核心控制板10及电源60。
其中核心控制板10优选为基于arduino平台的微型化定制的集成控制平台，核心处理板10可加载一个ESP8266WIFI模块11和一个4MB大小的存储模块12；一个GPS传感器30和一个九轴传感器40(具体包括三轴加速度，三轴角速度，三轴地磁计)作为姿态(POS)信息输出工具；电源60用于设备供电；一个RGB led灯作为指示灯50；一个PCB电路板将集成控制平台，GPS传感器，九轴传感器等集成在一起。一个外壳(图1中未示出)用来内部固定PCB电路板及各个传感器。
其中，核心处理板10搭载ESP8266作为集成控制平台，用来接收各个传感器的数据并处理成可识别数据，再输出到终端。核心控制板10上部有一对正负极电源接口；核心控制板10上设有一对RX/TX接口15，用于外接GPS传感器30；核心控制板上还设有一对SDA/SCL接口14，用于外接九轴传感器40；还设有有三个数字I/O接口13，用于外接指示灯50；另外，核心控制板10上还有一个GND接口，用于外接传感器地线。
其中，GPS传感器30作为GPS数据输出端，将获得的GPS数据输出到核心处理板10，其中包括一对电源正负极接口外接到电源模块60，一对TX/RX接口15外接核心处理板10用于GPS数据的传输，一个外接天线接口(图1中未示出)，用于接收卫星的GPS数据。
其中，九轴传感器40作为姿态信息输出端，可以将获得的姿态数据传输到核心处理板10，其中一对正负极电源用来外接电源60，一对SLC/SDA接口用来连接核心处理板10输出数据。
其中，指示灯50作为***状态指示功能。三个数字I/O接口13与核心处理板10连接，通过编写的软件程序触发LED灯的显示。
其中，成像模块20为数据输入端，将成像模块20与ESP8266核心处理板连接，通过控制照相机定时触发、定距触发、WIFI控制触发等形式进行触发进入工作模式以进行图像采集。其通过一个数字I/O接口13外接核心处理板10，并通过一个GND连接地线。
其中，电源60作为动力支持，输出电流驱动各模块***运行工作，其中电源60的电压输出可选为为5V、12V等多个选择来应对不同传感器的电压要求。
其中，可通过一PCB电路板将各个核心模块和传感器集成在电路板上，用来精简板载面积，固定模块位置，提高模块使用效率，延长各个模块使用寿命。
其中，还可通过一外壳将***所用模块组件内置在外壳内部，稳定模块位置，避免模块损坏。
在一个实施例中，继续参照图1，首先外接入电源,60，电源60输入端有三个接口，其分别是5V、12V、GND接口，将电源60的正负极接入电源输入端的三个接口，为本实施例提供动力支持。当电源接通后，将GPS外接天线口与外接天线(图1未示出)连接，以方便GPS模块30接收准确的GPS信息。成像模块20与本实施例的数字I/O接口连接，其有三个接口，分别是5V、12V、GND，对应的电源60所接入的电压，此为成像模块20提供电力来驱动成像模块20触发拍照。
本实施例接通电源60后会生成WIFI信号源，通过上位机(图1未示出)来连接ESP8266核心控制板10，连接成功后用户可设置具体的应用参数(等距模式、等时模式、手动模式、数据输出模式等)，输出给核心控制板10，核心控制板10保存记录应用参数，根据设置的应用参数进行相应的具体操作。其中，核心处理板10对应用参数通过程序进行解译并处理。
核心控制板10接收记录参数后触发GPS模块30和九轴传感器模块40。GPS模块30通过连接的GPS外接天线(图1未示出)接收卫星数据，GPS模块30通过程序处理成中间数据，通过TX/RX接口输出到ESP8266核心控制板10，核心控制板10根据程序进行处理，处理得到可利用的GPS数据，保存到内置的存储模块12。九轴传感器40可得到加速度、角速度、地磁等原始数据，通过九轴传感器40的SDA/SCL接口14，输出到核心处理板10，核心板通过程序解译成行业规范标准数据，保存到内置存储模块12。
在设置具体的应用参数后核心处理板10将根据不同的应用参数(等时模式，等距模式，手动模式)，触发成像模块进行拍照记录。例如等时模式，根据设置的触发时间10秒1次，核心处理板10根据程序控制每10秒触发相机模块进行拍照，与此同时，接收同时间的GPS数据和九轴传感器数据进行同步处理，将拍照时间、GPS数据、九轴传感器数据等记录保存到内置存储模块12当中，之后根据需要，对数据进行读取，删除等操作。
指示灯50用来指示当前示例的应用状态，可通过不同颜色来分别指示不同的工作状态，例如，当连接电源60后，LED红灯常亮指示模块启动正常。从终端连接WIFI设置参数后，绿灯不间断闪烁，表示正在搜寻GPS信号，GPS模块30会将接收到的数据传输到核心控制板10，核心控制板10可进一步判断GPS数据的精度是否达到工作要求。当绿灯常亮时，代表GPS数据达到了设置要求。将本示例搭载无人机或者其他通用设备上，核心控制板10实时工作，判断当前是否达到预设触发条件(如等距模式下，行进距离是否达到设置的规定距离)，当达到预设触发条件时，核心控制板10驱动成像模块进行拍照，同时接收GPS数据和九轴传感器数据进行同步处理，并将数据进行记录保存。保存后，蓝灯闪烁一次，指示触发成功，有一条记录已经写入内置模块。通过核心控制板10控制的LED指示灯闪烁方式，来确定当前示例的工作状态，以便帮助规划实施方案。
另外，在本实施例中，本发明提供的通用无人机成像仪控制***的外壳还可设有一个USB接口，作为核心控制板10的输入接口，用于PC端连接设置核心控制板10的应用参数，以及硬件***的升级。
以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.通用无人机成像仪控制***，包括壳体和设置于壳体内的核心控制板及电源，其中，所述核心控制板上电连接有成像模块、GPS传感器、九轴传感器、WIFI模块和指示灯，所述成像模块配置为根据预设触发条件进入工作状态以进行图像采集；所述GPS模块配置为接收GPS数据并输出至所述核心控制板；所述九轴传感器配置为获取姿态数据并输出至所述核心控制板；所述WIFI模块配置为与一上位机建立通讯连接；所述指示灯配置为指示工作状态信息。
2.如权利要求1所述的通用无人机成像仪控制***，所述成像模块通过数字I/O接口与所述核心控制板连接。
3.如权利要求1所述的通用无人机成像仪控制***，所述GPS模块为GPS传感器，且其通过一对SLC/SDA接口与所述核心控制板连接。
4.如权利要求1所述的通用无人机成像仪控制***，所述九轴传感器通过一对TX/RX接口与所述核心控制板连接。
5.如权利要求4所述的通用无人机成像仪控制***，所述九轴传感器包括三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴地磁计。
6.如权利要求1所述的通用无人机成像仪控制***，所述指示灯通过三个数字I/O接口与所述核心控制板连接。
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