CN104816829B - 适用于侦查的天眼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航拍领域的飞行器，尤其涉及适用于侦查的天眼飞行器，所述的智能终端通过无线装置III发送信号控制四轴飞行器飞行，四轴飞行器通过无线装置I将GPS定位器I测出的经纬数据发送到信号飞行器，信号飞行器将检测到四轴飞行器所在位置，信号飞行器将跟随四轴飞行器飞行，传递模式二：智能终端通过无线装置III检测到四轴飞行器所在位置，在超过设定距离时，智能终端通过zigbee发射模块发出控制信号至信号飞行器，再通过信号飞行器间接将控制信号发送至四轴飞行器，来增加飞行器侦查的范围，通过多种传感器与嵌入式系统的相互配合，从而优化整体控制体系，本发明能对人不易到达的地方进行图像采集、传输、处理与控制，使得监测信息一目了然。

Description

适用于侦查的天眼飞行器

技术领域

本发明涉及一种移动通信领域的航拍飞行器，尤其涉及适用于侦查的天眼飞行器。

背景技术

现今随着科学技术的快速发展，人们对于飞行器的研究日趋深入，各类飞行器在越来越多的场合得以应用。四旋翼无人飞行器与其他飞行器相比，其机械结构简单紧凑，行动更为灵活，起降环境要求较低，具有良好的操作性能，可以在小范围实现起飞、悬停、降落。由于这些特点，四旋翼飞行器已广泛应用于航拍、监视、侦查、搜救、农业病虫害防治等诸多领域。

四轴飞行器研发设计上涉及诸多领域，例如：嵌入式模块、图片成像模块、传感器网络节点系统以及移动通信系统的配套技术。四轴飞行器是小型飞行器中多轴飞行器的一种常见样式，因其灵巧、机动的特点，被广泛应用于低空航拍，灾区勘探等复杂地形条件下的飞行任务活动。而四轴飞行器执行复杂地形条件下飞行任务的能力，由其飞行过程中可执行的的飞行动作来标定，常规的四轴飞行器的空中飞行姿态大多需要保持机身整体接近水平，自由度低，可操作性小。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供适用于侦查的天眼飞行器。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

适用于侦查的天眼飞行器，主要包括：智能终端、四轴飞行器和信号飞行器，所述的四轴飞行器主要由微处理器I、无线装置I、GPS定位器I、拍摄装置、动力装置I组成，微处理器I与无线装置I、GPS定位器I、拍摄装置、动力装置I相互电性连接，无线装置I接受信号控制动力装置I，所述的信号飞行器主要由微处理器II、无线装置II、GPS定位器II、动力装置II和zigbee接收模块组成，微处理器II与无线装置II、GPS定位器II、动力装置II相互电性连接，由无线装置II接受信号控制动力装置II，所述的智能终端的微处理器III与控制器、无线装置III、GPS定位器III、zigbee发射模块、PID控制器和显示屏电性连接，微处理器III通过无线装置III接收四轴飞行器和信号飞行器的位置，从而选择不同的传递模式；

传递模式一：所述的智能终端通过无线装置III发送信号控制四轴飞行器飞行，四轴飞行器通过无线装置I将GPS定位器I测出的经纬数据发送到信号飞行器，从而信号飞行器将检测到四轴飞行器所在位置，信号飞行器将跟随四轴飞行器飞行，

传递模式二：所述的智能终端通过无线装置III检测到四轴飞行器所在位置，在超过设定距离时，智能终端通过zigbee发射模块发出控制信号至信号飞行器，再通过信号飞行器间接将控制信号发送至四轴飞行器。

进一步的，所述的微处理器I和微处理器II均采用STM64F103RGT6主控芯片，且均电性连接于气压传感器，通过气压传感器采集气压信息变化，将信息传输主控芯片，从而判断飞行器高度。

进一步的，所述的微处理器I和微处理器II各自电性连接于电子罗盘，电子罗盘均采用LSM303DLHC，通过电子罗盘进行方向识别，确定飞行器方位。

进一步的，所述的微处理器I和微处理器II各自电性连接于六轴陀螺仪器，六轴陀螺仪器主要由六轴传感器和计数器两部分组成，六轴传感器通过计数器连接于微处理器I和微处理器II。

进一步的，所述的无线装置I、无线装置II、无线装置III均采用RTC6705发射芯片，将通过四轴飞行器拍摄的实时图像传输至智能终端的显示屏上。

进一步的，所述的控制器主要由3D遥杆控制器和按键输入模块组成，3D遥杆控制器触发信号控制四轴飞行器飞行的路径和方向。

进一步的，所述的四轴飞行器设有用于躲避前方障碍物的红外线感应装置，红外线感应装置电性连接于微处理器I。

进一步的，所述的四轴飞行器至少设有LED闪光灯，方便在夜间显示四轴飞行器位置的LED闪光灯电性连接于微处理器I。

进一步的，所述的动力装置I和动力装置II均采用无刷电机板来控制无刷电机和螺旋桨。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用多个GPS定位器来检测四轴飞行器和信号飞行器的距离，方便于复杂的野外环境飞行侦查时，通过遥感图像处理与分析软件技术，对侦查目标进行实时的监控，便于信号飞行器可以实现自我运动的动态跟随，无需多人同时操控两架飞行器，在节省人力的同时，提高工作效率；

2、当在四轴飞行器达到智能终端的无线发射范围时，可切换不同的信号传递模式，可通过信号飞行器间接将控制信号发送至四轴飞行器，通过移动通信网络等技术，从而增加控制信号的发送距离，实现远距离的监控和侦查；

3、四轴飞行器内部设有红外线感应装置和气压传感器，外线感应装置能够有效得探测飞行器前方的物体，从而改变飞行的轨迹避免碰撞到物体，在复杂地形侦查时，便于操作；气压传感器通过检测气压数值来确定飞行高度，提高四轴飞行器位置精度，能够精准地控制飞行器与智能终端的距离，也有利于检测飞行器下降的速度是否合适。

附图说明：

附图1为本发明的电路原理图；

附图2为本发明的程序流程图；

附图3为本发明智能终端的电路原理图；

附图4为本发明四轴飞行器的电路原理图；

附图5为本发明信号飞行器的电路原理图；

附图6为本发明智能终端的立体图；

附图7为本发明四轴飞行器的主视图；

附图8为本发明信号飞行器的结构爆炸图。

具体实施方式：

为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，兹举较佳实施例并配合图式详细说明如下：

请参阅图1~2所示，系为本发明之较佳实施例的示意图，适用于侦查的天眼飞行器，主要包括：智能终端1、四轴飞行器2和信号飞行器3，所述的四轴飞行器2主要由微处理器I21、无线装置I22、GPS定位器I23、拍摄装置24、动力装置I25组成，微处理器I21与无线装置I22、GPS定位器I23、拍摄装置24、动力装置I25相互电性连接，无线装置I22接受信号控制动力装置I25，所述的信号飞行器3主要由微处理器II31、无线装置II32、GPS定位器II33、动力装置II34和zigbee接收模块35组成，微处理器II31与无线装置II32、GPS定位器II33、动力装置II34相互电性连接，由无线装置II32接受信号控制动力装置II34，所述的智能终端1主要由微处理器III11、控制器12、无线装置III13、GPS定位器III14、zigbee发射模块15、PID控制器16和显示屏17组成，PID 控制器根据接收到的信号进行姿态解算，将得到的偏差值进行系列换算后，得到用于信号偏差的控制量，来调节飞行的航经，所述的智能终端1的微处理器III11与控制器12、无线装置III13、GPS定位器III14、zigbee发射模块15、PID控制器16和显示屏17电性连接，微处理器III11通过无线装置III13接收四轴飞行器2和信号飞行器3的位置，从而选择不同的传递模式；

上述方案中的微处理器I21和微处理器II31均采用STM64F103RGT6主控芯片，且均电性连接于气压传感器4，通过气压传感器4采集气压信息变化，将信息传输主控芯片，从而判断飞行器高度，所述的微处理器I21和微处理器II31各自电性连接于电子罗盘5，电子罗盘5均采用LSM303DLHC，通过电子罗盘5进行方向识别，确定飞行器方位。所述的微处理器I21和微处理器II31各自电性连接于六轴陀螺仪器6，六轴陀螺仪器6主要由六轴传感器和计数器两部分组成，六轴传感器通过计数器连接于微处理器I21和微处理器II31，六轴陀螺仪器6通过六轴传感器和计数器的运行计算，符合使用者的操作要求，能够让飞行器保持平稳的飞行，相比与传统飞行器，不仅操作方便简单，适用于各种年龄阶段，而且拍摄效果得到很好加强。所述的无线装置I22、无线装置II32、无线装置III13均采用RTC6705发射芯片，将通过四轴飞行器2拍摄的实时图像传输至智能终端1的显示屏17上，其显示屏17采用使用4K CMOS图像感应器，具有高清晰度和极速成像功能、172度宽广视角，并运用遥感图像处理与分析软件技术，能实现远距离的监控和侦查。

上述方案中的控制器12主要由3D遥杆控制器121和按键输入模块122组成，3D遥杆控制器12触发信号控制四轴飞行器2飞行的路径和方向。所述的四轴飞行器2设有用于躲避前方障碍物的红外线感应装置7，红外线感应装置7电性连接于微处理器I21。所述的四轴飞行器2至少设有LED闪光灯9，方便在夜间显示四轴飞行器2位置的LED闪光灯9电性连接于微处理器I21，其LED闪光灯9便于操作者发现目标，动力装置I25和动力装置II34均采用无刷电机板8来控制无刷电机81和螺旋桨82，无刷电机81使飞行器的飞行动力及飞行寿命大幅度提高，飞行器四支机臂末端的保护罩不仅能够有效的保护螺旋桨和机体，而且避免飞行器在飞行过程旋转中的螺旋桨碰撞到其他物体，导致失控坠机。

传递模式一：所述的智能终端1通过无线装置III13发送信号控制四轴飞行器2飞行，四轴飞行器2通过无线装置I22将GPS定位器I23测出的经纬数据发送到信号飞行器3，从而信号飞行器3将检测到四轴飞行器2所在位置，信号飞行器3的微处理器II31将通过GPS定位器II33检测出自身经纬，在发送控制信号到动力装置II34，实现自我运动的动态跟随，无需多人同时操控两架飞行器，在节省人力的同时，提高工作效率；

传递模式二：所述的智能终端1通过无线装置III13检测到四轴飞行器2所在位置，在超过设定距离时，可通过信号飞行器3间接将控制信号发送至四轴飞行器2，智能终端1的微处理器III11转换放射信号的方式，其控制信号由zigbee发送至信号飞行器3，再由信号飞行器3通过无线装置II32发送至四轴飞行器2，从而控制飞行器飞行，并通过移动通信网络等技术，从而增加控制信号的发送距离，实现远距离的监控和侦查。

一键返航功能：操作者通过智能终端1启动信号飞行器3和四轴飞行器2返航模式，操作者携带智能终端1静止时，智能终端1内部的微处理器III11读取GPS定位器III14内部数据，并将经纬信号发送到信号飞行器3和四轴飞行器2，信号飞行器3和四轴飞行器2接收到经纬信号，并将此信号发送到内部的微处理器I21和微处理器II31，再发送信号控制动力装置I25和动力装置II34来调整飞行的方向，直到GPS定位器I23和GPS定位器II33分别与GPS定位器III14测出经纬度一致，完成做降落动作。

平稳降落模式：操作者当需要控制信号飞行器3和四轴飞行器2降落时，通过气压传感器4来检测飞行器的高度，判断下降的速度超过设定的数值，微处理器I21和微处理器II31发送信号控制动力装置I25和动力装置II34来调整无刷电机81的转速，使其信号飞行器3和四轴飞行器2下降的速度减慢，从而确保信号飞行器3和四轴飞行器2在降落过程中的安全性，同时避免对地面上的人造成伤害。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.适用于侦查的天眼飞行器，主要包括：智能终端（1）、四轴飞行器（2）和信号飞行器（3），其特征在于：所述的四轴飞行器（2）主要由微处理器I（21）、无线装置I（22）、GPS定位器I（23）、拍摄装置（24）、动力装置I（25）组成，微处理器I（21）与无线装置I（22）、GPS定位器I（23）、拍摄装置（24）、动力装置I（25）相互电性连接，无线装置I（22）接受信号控制动力装置I（25），所述的信号飞行器（3）主要由微处理器II（31）、无线装置II（32）、GPS定位器II（33）、动力装置II（34）和zigbee接收模块（35）组成，微处理器II（31）与无线装置II（32）、GPS定位器II（33）、动力装置II（34）相互电性连接，由无线装置II（32）接受信号控制动力装置II（34），所述的智能终端（1）的微处理器III（11）与控制器（12）、无线装置III（13）、GPS定位器III（14）、zigbee发射模块（15）、PID控制器（16）和显示屏（17）电性连接，微处理器III（11）通过无线装置III（13）接收四轴飞行器（2）和信号飞行器（3）的位置，从而选择不同的传递模式；

传递模式一：所述的智能终端（1）通过无线装置III（13）发送信号控制四轴飞行器（2）飞行，四轴飞行器（2）通过无线装置I（22）将GPS定位器I（23）测出的经纬数据发送到信号飞行器（3），从而信号飞行器（3）将检测到四轴飞行器（2）所在位置，信号飞行器（3）将跟随四轴飞行器（2）飞行，

传递模式二：所述的智能终端（1）通过无线装置III（13）检测到四轴飞行器（2）所在位置，在超过设定距离时，智能终端（1）通过zigbee发射模块（15）发出控制信号至信号飞行器（3），再通过信号飞行器（3）间接将控制信号发送至四轴飞行器（2）。

2.根据权利要求1所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的微处理器I（21）和微处理器II（31）均采用STM64F103RGT6主控芯片，且均电性连接于气压传感器（4），通过气压传感器（4）采集气压信息变化，将信息传输主控芯片，从而判断飞行器高度。

3.根据权利要求2所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的微处理器I（21）和微处理器II（31）各自电性连接于电子罗盘（5），电子罗盘（5）均采用LSM303DLHC，通过电子罗盘（5）进行方向识别，确定飞行器方位。

4.根据权利要求2所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的微处理器I（21）和微处理器II（31）各自电性连接于六轴陀螺仪器（6），六轴陀螺仪器（6）主要由六轴传感器和计数器两部分组成，六轴传感器通过计数器连接于微处理器I（21）和微处理器II（31）。

5.根据权利要求2所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的无线装置I（22）、无线装置II（32）、无线装置III（13）均采用RTC6705发射芯片，将通过四轴飞行器（2）拍摄的实时图像传输至智能终端（1）的显示屏（17）上。

6.根据权利要求1所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的控制器（12）主要由3D遥杆控制器（121）和按键输入模块（122）组成，3D遥杆控制器触发信号控制四轴飞行器（2）飞行的路径和方向。

7.根据权利要求1所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的四轴飞行器（2）设有用于躲避前方障碍物的红外线感应装置（7），红外线感应装置（7）电性连接于微处理器I（21）。

8.根据权利要求7所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的四轴飞行器（2）至少设有LED闪光灯（9），方便在夜间显示四轴飞行器（2）位置的LED闪光灯（9）电性连接于微处理器I（21）。

9.根据权利要求1所述的适用于侦查的天眼飞行器，其特征在于：所述的动力装置I（25）和动力装置II（34）均采用无刷电机板（8）来控制无刷电机（81）和螺旋桨（82）。