CN210052062U - 无人机目标跟踪与定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机目标跟踪与定位装置，包括无人机本体、中央处理芯片、存储器、射频收发器、无线遥控器、直流马达、飞行驱动器、旋转桨叶、电池组、相机、云台、图像处理装置和惯性导航装置，相机与图像处理装置连接，图像处理装置与中央处理芯片连接，惯性导航装置与中央处理芯片连接，云台包括固定架、转动架和电机，转动架与电机转动连接，电机的定子与固定架固定连接；电机的转轴与转动架固定连接，相机固定在转动架上。惯性导航装置不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量，隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响，且体积小；利用云台来控制相机拍摄角度，精准可控，稳定性高，使得本实用新型具有跟踪可靠、准确定位等优点。

Description

无人机目标跟踪与定位装置

技术领域

本实用新型涉及无人机目标跟踪技术领域，特别涉及一种无人机目标跟踪与定位装置。

背景技术

无人机是一种以无线电遥控或者自身程序控制为主的非载人飞行器，其具有体积小、造假低、使用方便等优点，广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等领域。目前，无人机目标跟踪多采用拍摄视频画面，并人为进行跟踪拍摄，实现目标锁定，由于拍摄的画面传输存在延迟，并且人为操作无人机的精度较低，很容易出现目标跟踪识别的现象。

中国实用新型专利CN208110390U，公告日为2018年11月16日公告了一种无人机目标跟踪***，包括机架本体，以机架本体中心呈轴对称和/或中心对称分布的数个飞翼，设置在机架本体内的电池组，设置在机架本体内且型号为STM32L0的中央处理芯片，分别与中央处理芯片连接的存储器和射频收发器，与射频发生器连接的无线遥控器，分别与电池组和中央处理芯片连接的飞行驱动器，设置在飞翼上且与飞行驱动器连接的直流马达，与直流马达连接的旋转桨叶，还包括：红外摄像头，设置在机架本体底部，用于拍摄目标所在环境的视频图像；视频编码器，与红外摄像头连接，将红外摄像头拍摄的视频图像转换成网络流；图像处理模块，分别与视频编码器和中央处理芯片连接，用于提取视频编码器的传输的网络流中的目标的方向梯度直方图特征，并且将目标的方向梯度直方图特征传输给中央处理芯片；矢量角度仪，垂直设置在机架本体底部且与中央处理芯片连接，用于获取目标位置和矢量角度仪的连线与机架本体垂直方向的夹角；加速度计和陀螺仪，设置在机架本体内、且与中央处理芯片连接，用于获取无人机飞行姿态信息，并将该飞行姿态信息传输至中央处理芯片；以及高度传感器，设置在机架本体底部、且与中央处理芯片连接，用于测量无人机飞行高度。

上述无人机携带的传感器过多，传感器易受外界干扰同时造成无人机的重量大。无人机在跟踪拍摄中需要全景拍摄以及确保相机的稳定不受波动，全景拍摄是指以某个点为中心进行水平360度和垂直180度拍摄，将所拍摄的多张图拼接成一张图的照片拍摄及图片拼接方法。在拍摄过程中，需要控制拍摄设备在水平及竖直方向上旋转，以实现拍照设备在各个角度进行拍摄，然而，在对不同角度进行拍摄时，需要对拍摄角度实现准确控制，以在后期拼接时呈现完整的全景图片。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无人机目标跟踪与定位装置，采用惯性导航装置受外部干扰少，利用云台来控制相机拍摄角度，精准可控，稳定性高，具有跟踪可靠、准确定位等优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种无人机目标跟踪与定位装置，包括无人机本体、中央处理芯片、存储器、射频收发器、无线遥控器、直流马达、飞行驱动器、旋转桨叶和电池组，所述中央处理芯片设于无人机本体内、存储器和射频收发器分别与所述中央处理芯片连接，所述无线遥控器与所述射频收发器连接，所述直流马达位于飞翼上且与飞行驱动器连接，所述旋转桨叶与直流马达连接，电池组和中央处理芯片分别与飞行驱动器连接，还包括相机、云台、图像处理装置和惯性导航装置，所述云台设于无人机本体的前端下部，所述云台用于控制相机的角度，所述惯性导航装置位于无人机本体的顶部，所述相机与图像处理装置连接，所述图像处理装置与所述中央处理芯片连接，所述惯性导航装置与所述中央处理芯片连接，所述云台包括固定架、第一转动架、第二转动架、第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机的定子与所述固定架固定连接，所述相机固定在所述第二转动架上，所述第一转动架通过第一电机与所述固定架转动连接，所述第二转动架通过第二电机与所述第一转动架转动连接，所述第一电机的转轴与所述第二电机的转轴相垂直设置，所述第一电机的转轴竖直设置，所述第一转动架设置在所述固定架的下方，所述第二电机的转轴水平设置，所述第一转动架与所述第二转动架还通过铰接轴铰接，所述铰接轴与所述第二电机的转轴同轴设置。

优选的，所述惯性导航装置包括三轴陀螺仪和加速度计。

优选的，所述三轴陀螺仪为三轴硅微MEMS陀螺仪，

优选的，所述加速度计为三轴硅微MEMS加速度计。

优选的，所述图像处理装置的型号为TMS320DM4637。

优选的，所述图像处理装置的分辨率为320＊240像素。

本实用新型的无人机目标跟踪与定位装置包括无人机本体、中央处理芯片、存储器、射频收发器、无线遥控器、直流马达、飞行驱动器、旋转桨叶和电池组，还包括位于相机、云台、图像处理装置和惯性导航装置，相机设于无人机本体的前端下部，云台用于控制相机的角度，惯性导航装置位于无人机本体的顶部，相机与图像处理装置连接，图像处理装置与中央处理芯片连接，惯性导航装置与中央处理芯片连接，云台包括固定架、转动架和电机，转动架与所述电机转动连接，电机的定子与固定架固定连接；电机的转轴与转动架固定连接，相机固定在转动架上。采用惯性导航装置由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式***，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响，受外部干扰少，体积小，具有小型化的优势；利用云台来控制相机拍摄角度，精准可控，稳定性高，本实用新型的无人机目标跟踪与定位装置具有跟踪可靠、准确定位等优点。

附图说明

图1为本实用新型无人机目标跟踪与定位装置的结构示意图；

图2为本实用新型无人机目标跟踪与定位装置工作原理框图；

图3为本实用新型无人机目标跟踪与定位装置中云台的结构示意图；

图中，1-无人机本体、2-中央处理芯片、3-存储器、4-射频收发器、5-无线遥控器、6- 直流马达、7-飞行驱动器、8-旋转桨叶、9-电池组、10-相机、11-云台、111-固定架、112-第一转动架、113-第二转动架、114-第一电机、115-第二电机、116-铰接轴、12-图像处理装置、13-惯性导航装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2所示，一种无人机目标跟踪与定位装置，包括无人机本体1、中央处理芯片 2、存储器3、射频收发器4、无线遥控器5、直流马达6、飞行驱动器7、旋转桨叶8和电池组9，所述中央处理芯片2设于无人机本体1内、存储器3和射频收发器4分别与所述中央处理芯片2连接，所述无线遥控器5与射频收发器4连接，直流马达6位于飞翼上且与飞行驱动器7连接，旋转桨叶8与直流马达6连接，电池组9和中央处理芯片2分别与飞行驱动器7连接，还包括相机10、云台11、图像处理装置12和惯性导航装置13，云台11设于无人机本体1的前端下部，云台11用于控制相机10的角度，惯性导航装置13位于无人机本体 1的顶部，相机10与图像处理装置12连接，图像处理装置12与中央处理芯片2连接，惯性导航装置13与中央处理芯片2连接，如图3所示，云台11包括固定架111、第一转动架112、第二转动架113、第一电机114和第二电机115，第一电机114和第二电机115的定子与固定架111固定连接，相机固定在所述第二转动架113上，第一转动架112通过第一电机114与固定架111转动连接，第二转动架113通过第二电机115与第一转动架112转动连接，第一电机114的转轴与第二电机115的转轴相垂直设置，第一电机114的转轴竖直设置，所述第一转动架112设置在固定架111的下方，第二电机115的转轴水平设置，第一转动架112与第二转动架113还通过铰接轴116铰接，铰接轴116与所述第二电机115的转轴同轴设置。

云台安装简单，利用电机实现了固定架111与转动架之间的转动连接；云台11结构简单、体积小巧，成本低廉，通过电机的转动便可直接驱使固定架111与转动架之间发生相对转动，省去了不必要的传动机构；运行精度高，由于省略了不必要的传动机构，其传动精度取决于电机的转动精度，因此其精度可达到±0.004°；运动平稳噪声低，响应快速。从而省去了不必要的传动机构(例如涡轮蜗杆，同步带)，大大降低了云台11的体积；另外，由于固定架 111与转动架之间仅采用电机进行连接，因此，固定架111与转动架之间的转动精度仅由电机的转动精度来确定，因此，大大提升了固定架111与转动架之间的转动精度。

惯性导航装置13包括三轴陀螺仪和加速度计。三轴陀螺仪为三轴硅微MEMS陀螺仪，加速度计为三轴硅微MEMS加速度计。有利于本实用新型无人机目标跟踪与定位装置中的惯性导航装置13缩小体积，具有小型化的优势。

图像处理装置12的型号为TMS320DM4637。图像处理装置12的分辨率为320＊240像素。

中央处理芯片2的型号为STM3210。

本实用新型的无人机目标跟踪与定位装置包括两个部分，一个是图像采集和处理模块，另一个是飞机自主控制模块。图像处理装置完成目标的跟踪与定位，飞行驱动器根据图像模块定位信息，实现飞机的飞行状态控制，完成目标的跟随工作。

惯性导航装置13中的三轴陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到位移。惯性导航装置13是自主的，既不向外界辐射能量，也不用看天空中的恒星或接收外部的信号，它的隐蔽性是最好的。由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式***，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响；可全天候、全时间地工作于空中；能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；数据更新率高、短期精度和稳定性好。

本实用新型的无人机目标跟踪与定位装置包括无人机本体、中央处理芯片、存储器、射频收发器、无线遥控器、直流马达、飞行驱动器、旋转桨叶和电池组，还包括位于相机、云台、图像处理装置和惯性导航装置，相机设于无人机本体的前端下部，云台用于控制相机的角度，惯性导航装置位于无人机本体的顶部，相机与图像处理装置连接，图像处理装置与中央处理芯片连接，惯性导航装置与中央处理芯片连接，云台包括固定架、转动架和电机，转动架与所述电机转动连接，电机的定子与固定架固定连接；电机的转轴与转动架固定连接，相机固定在转动架上。采用惯性导航装置由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式***，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响，受外部干扰少，体积小，具有小型化的优势；利用云台来控制相机拍摄角度，精准可控，稳定性高，本实用新型的无人机目标跟踪与定位装置具有跟踪可靠、准确定位等优点。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机目标跟踪与定位装置，包括无人机本体、中央处理芯片、存储器、射频收发器、无线遥控器、直流马达、飞行驱动器、旋转桨叶和电池组，所述中央处理芯片设于无人机本体内、存储器和射频收发器分别与所述中央处理芯片连接，所述无线遥控器与所述射频收发器连接，所述直流马达位于飞翼上且与飞行驱动器连接，所述旋转桨叶与直流马达连接，电池组和中央处理芯片分别与飞行驱动器连接，其特征在于：还包括相机、云台、图像处理装置和惯性导航装置，所述云台设于无人机本体的前端下部，所述云台用于控制相机的角度，所述惯性导航装置位于无人机本体的顶部，所述相机与图像处理装置连接，所述图像处理装置与所述中央处理芯片连接，所述惯性导航装置与所述中央处理芯片连接，所述云台包括固定架、第一转动架、第二转动架、第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机的定子与所述固定架固定连接，所述相机固定在所述第二转动架上，所述第一转动架通过第一电机与所述固定架转动连接，所述第二转动架通过第二电机与所述第一转动架转动连接，所述第一电机的转轴与所述第二电机的转轴相垂直设置，所述第一电机的转轴竖直设置，所述第一转动架设置在所述固定架的下方，所述第二电机的转轴水平设置，所述第一转动架与所述第二转动架还通过铰接轴铰接，所述铰接轴与所述第二电机的转轴同轴设置。

2.根据权利要求1所述的无人机目标跟踪与定位装置，其特征在于：所述惯性导航装置包括三轴陀螺仪和加速度计。

3.根据权利要求2所述的无人机目标跟踪与定位装置，其特征在于：所述三轴陀螺仪为三轴硅微MEMS陀螺仪。

4.根据权利要求2所述的无人机目标跟踪与定位装置，其特征在于：所述加速度计为三轴硅微MEMS加速度计。

5.根据权利要求1所述的无人机目标跟踪与定位装置，其特征在于：所述图像处理装置的型号为TMS320DM4637。

6.根据权利要求1所述的无人机目标跟踪与定位装置，其特征在于：所述图像处理装置的分辨率为320＊240像素。

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