CN105491290A - 一种无人机机载摄像机的控制装置 - Google Patents

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CN105491290A CN201510970187.2A CN201510970187A CN105491290A CN 105491290 A CN105491290 A CN 105491290A CN 201510970187 A CN201510970187 A CN 201510970187A CN 105491290 A CN105491290 A CN 105491290A
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文彩虹
陈永帅
徐春艳
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/66—Remote control of cameras or camera parts, e.g. by remote control devices

Abstract

本发明公开一种无人机机载摄像机的控制装置,其能够用于解决无人机机载摄像机远程控制的问题，具有经济、简单和实用的特点，并可支持多种型号的摄像机。其包括信号转换板和摄像机手持遥控器；摄像机手持遥控器包括启动/停止按钮、短焦按钮、长焦按钮；信号转换板包括依次连接的PWM信号输入接口、主控芯片、控制信号输出接口，PWM信号输入接口包括控制变焦通道和控制开关通道，控制信号输出接口包括第一、第二、第三输出通道以及第一、第二、第三光电耦合器，第一光电耦合器连接短焦按钮，第二光电耦合器连接长焦按钮，第三光电耦合器连接启动/停止按钮。

Description

一种无人机机载摄像机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种无人机上的可见光侦查设备，具体地涉及一种无人机机载摄像机的控制装置，主要用于远程控制装载在无人机上的便携式高清摄像机。
背景技术
目前，搭载在无人机上的可见光侦查设备有多种类型。其中，光电吊舱集稳定平台与光电载荷于一体，具有平台稳定、目标扫描、跟踪、定位等多种功能，但其价格高昂，多应用于军事领域。而对于蓬勃发展的民用旋翼无人机，则更加关注产品的性价比。因此，旋翼无人机多采用稳定云台加摄像机模式。对于机载摄像机基本可分为两类：一种是轻巧、定焦的运动型摄像机，另一种则为具有变焦功能的摄像机。具有变焦功能的摄像机更加符合旋翼无人机的侦查任务需要，侦查任务如短焦时大面积普查，长焦时小面积详查等。
具有变焦功能的摄像机可选用开放控制接口的监控型摄像机或便携式高清摄像机。监控型摄像机由于其体积大、重量重，因此并不适用于旋翼无人机的机载环境。而便携式高清摄像机在市场需求推动下，具有分辨率高、体积小、重量轻、变焦倍数大、防抖功能强、机载存储、性价比高等诸多优势，因此尤其适用于旋翼无人机。
但是，目前并没有专为无人机领域定制的可远程控制的便携式高清摄像机，厂商也未提供相应的控制接口，因此需要对摄像机进行相应改造以适应无人机应用环境。而采用直接在摄像机上开孔引线的方法，既影响摄像机外观，同时在实施过程中也存在较大风险。因此设计通用的无人机机载摄像机的控制装置是十分必要的。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种无人机机载摄像机的控制装置,其能够用于解决无人机机载摄像机远程控制的问题，具有经济、简单和实用的特点，并可支持多种型号的摄像机。
本发明的技术解决方案是：这种无人机机载摄像机的控制装置，其包括信号转换板和摄像机手持遥控器；摄像机手持遥控器包括启动/停止按钮、短焦按钮、长焦按钮；信号转换板包括依次连接的PWM信号输入接口、主控芯片、控制信号输出接口，PWM信号输入接口包括控制变焦通道和控制开关通道，控制信号输出接口包括第一、第二、第三输出通道以及第一、第二、第三光电耦合器，第一光电耦合器连接短焦按钮，第二光电耦合器连接长焦按钮，第三光电耦合器连接启动/停止按钮；当控制变焦通道输入窄脉宽信号时，第一输出通道输出低电平，第二输出通道输出高电平，第一光电耦合器导通而第二光电耦合器关断；当控制变焦通道输入宽脉宽信号时，第一输出通道输出高电平，第二输出通道输出低电平，第一光电耦合器关断而第二光电耦合器导通；当控制开关通道依次输入窄脉宽、宽脉宽、窄脉宽信号时，第三输出通道先输出低电平再输出高电平，第三光电耦合器先导通再关断。
本发明首先将机载接收机的遥控信号经信号转换板解析和信号转换，进而控制光电耦合器通断，并输出到摄像机手持遥控器，从而达到模拟手持遥控器控制摄像机的效果，所以能够用于解决无人机机载摄像机远程控制的问题，具有经济、简单和实用的特点，并可支持多种型号的摄像机。
附图说明
图1是根据本发明的无人机机载摄像机的控制装置的电路方框图；
图2是根据本发明的无人机机载摄像机的控制装置的组成结构示意图；
图3是根据本发明的无人机机载摄像机的控制装置的具体电路图。
具体实施方式
如图1-3所示，这种无人机机载摄像机的控制装置，其包括信号转换板和摄像机手持遥控器；摄像机手持遥控器包括启动/停止按钮、短焦按钮、长焦按钮；信号转换板包括依次连接的PWM信号输入接口、主控芯片、控制信号输出接口，PWM信号输入接口包括控制变焦通道和控制开关通道，控制信号输出接口包括第一、第二、第三输出通道以及第一、第二、第三光电耦合器，第一光电耦合器连接短焦按钮，第二光电耦合器连接长焦按钮，第三光电耦合器连接启动/停止按钮；当控制变焦通道输入窄脉宽信号时，第一输出通道输出低电平，第二输出通道输出高电平，第一光电耦合器导通而第二光电耦合器关断；当控制变焦通道输入宽脉宽信号时，第一输出通道输出高电平，第二输出通道输出低电平，第一光电耦合器关断而第二光电耦合器导通；当控制开关通道依次输入窄脉宽、宽脉宽、窄脉宽信号时，第三输出通道先输出低电平再输出高电平，第三光电耦合器先导通再关断。
本发明首先将机载接收机的遥控信号经信号转换板解析和信号转换，进而控制光电耦合器通断，并输出到摄像机手持遥控器，从而达到模拟手持遥控器控制摄像机的效果，所以能够用于解决无人机机载摄像机远程控制的问题，具有经济、简单和实用的特点，并可支持多种型号的摄像机。
此外，当控制变焦通道输入中脉宽信号时，第一输出通道、第二输出通道均输出高电平，第一光电耦合器、第二光电耦合器均关断。这样未进行任何变焦操作时，则不会产生控制短焦按钮、长焦按钮动作。
此外，所述主控芯片是型号为STM32F103C8T6的芯片(ST公司)。这样就可以设计4路PWM信号输入，5路光电耦合器控制输出，信号转换板硬件原理图见图3。其中，4路PWM信号输入分别选用PA1、PA6、PA7和PB6，这四个管脚分别对应Timer2_CH2、Timer3_CH1、Timer3_CH2和Timer4_CH1，软件配置为PWM输入模式，即可获取每路PWM输入信号的频率、占空比等信息。5路光电耦合器分别由PB7、PB4、PA12、PA11和PA10控制，均设置为Outputpush-pull模式。当控制信号为低电平时，对应光电耦合器导通；当控制信号为高电平时，对应光电耦合器关断。5路光电耦合器控制输出分别对应图3中信号组Relay_CH1_A/B、Relay_CH2_A/B、Relay_CH3_A/B、Relay_CH4_A/B、Relay_CH5_A/B。第三、第四PWM信号输入接口和U6、U7光电耦合器均为扩展性设计，除摄像机基本控制操作外，后续还可以支持摄像机供电控制、拍照控制等功能。
另外，表1给出了PWM_CHx、Relay_CHx和光耦输出信号的关系。
表1
此外，第一输出通道连接短焦按钮的焊点，第二输出通道连接长焦按钮的焊点，第三输出通道连接启动/停止按钮的焊点。具体地，如图3所示，将摄像机手持遥控器的W、T和Start/Stop按键取下，然后将W按键的焊点与Relay_CH1_A/B连接，T按键的焊点与Relay_CH2_A/B连接，Start/Stop按键的焊点与Relay_CH3_A/B连接，即完成摄像机手持遥控器的改造工作。采用这种方式，可以最大限度地避免在摄像机上开孔引线，从而不会影响摄像机外观，同时在实施过程中也避免了由开孔引线带来的巨大风险。
此外，所述无人机机载摄像机为Sony的HDR-PJ670或FDR-AX30摄像机，所述摄像机手持遥控器为SonyRM-VPR1遥控器。根据某侦查任务需要，选用了Sony具有平稳光学防抖功能的30倍变焦高清摄像机HDR-PJ670和具有4K影像录制的FDR-AX30摄像机。摄像机控制装置集成信号转换板和SonyRM-VPR1遥控器，可同时支持HDR-PJ670和FDR-AX30。通过海鹰航空通用装备有限责任公司某型旋翼无人机搭载该两型摄像机实飞测试，该摄像机控制装置能够根据地面遥控信号准确控制摄像机，顺利完成侦查任务，因此具有很好的工程应用价值。
此外，所述信号转换板和所述摄像机手持遥控器集成在一起。根据信号转换板和摄像机手持遥控器的尺寸设计该控制装置的壳体，将其安装集成为一体，这样使用方便，外观美观。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：其包括信号转换板和摄像机手持遥控器；摄像机手持遥控器包括启动/停止按钮、短焦按钮、长焦按钮；信号转换板包括依次连接的PWM信号输入接口、主控芯片、控制信号输出接口，PWM信号输入接口包括控制变焦通道和控制开关通道，控制信号输出接口包括第一、第二、第三输出通道以及第一、第二、第三光电耦合器，第一光电耦合器连接短焦按钮，第二光电耦合器连接长焦按钮，第三光电耦合器连接启动/停止按钮；当控制变焦通道输入窄脉宽信号时，第一输出通道输出低电平，第二输出通道输出高电平，第一光电耦合器导通而第二光电耦合器关断；当控制变焦通道输入宽脉宽信号时，第一输出通道输出高电平，第二输出通道输出低电平，第一光电耦合器关断而第二光电耦合器导通；当控制开关通道依次输入窄脉宽、宽脉宽、窄脉宽信号时，第三输出通道先输出低电平再输出高电平，第三光电耦合器先导通再关断。
2.根据权利要求1所述的无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：当控制变焦通道输入中脉宽信号时，第一输出通道、第二输出通道均输出高电平，第一光电耦合器、第二光电耦合器均关断。
3.根据权利要求2所述的无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：所述主控芯片是型号为STM32F103C8T6的芯片。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：第一输出通道连接短焦按钮的焊点，第二输出通道连接长焦按钮的焊点，第三输出通道连接启动/停止按钮的焊点。
5.根据权利要求4所述的无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：所述无人机机载摄像机为Sony的HDR-PJ670或FDR-AX30摄像机，所述摄像机手持遥控器为SonyRM-VPR1遥控器。
6.根据权利要求4所述的无人机机载摄像机的控制装置，其特征在于：所述信号转换板和所述摄像机手持遥控器集成在一起。
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