CN106394889A - 一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，包括六旋翼无人机机架、六个飞行机构、飞行控制单元、传感器模块、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机、监测装置、无线传输模块。监测装置安装在固定翼无人机机体上，监测装置包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为用于采集红外图像信息的红外成像仪，第二摄像头为用于采集彩色图像信息的彩色摄像机，监测装置通过无线传输模块将红外图像信息和彩色图像信息发送至远程监控中心。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，属于消防监控技术领域。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。无人机在民用领域用途广泛，主要用于警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。
随着社会经济的快速发展，探测装置已经广泛应用到包括防火、交通、智能识别等领域当中。在某些场合下，探测装置无法有效及时的做好监测工作。因此，带有探测装置的无人机被人们设计了出来。
对危险化工产品进行巡检非常重要，现有的巡检方式通过人员巡检，费时费力，且对某些潜在威胁不易发现，或者通过固定安装探测装置进行实时监测，但是成本较大，不能满足用户的使用需求。
小型六旋翼无人机以其灵活简便的操控性、优越的低速飞行性能、简易的机体结构，可实现垂直起降和定点悬停等优点而得到广泛的使用。目前多旋翼无人机的惯导模块( 航姿传感器) 多采用单模块设计。而惯导模块是多旋翼无人机飞行的核心部分，此模块出现问题，多旋翼无人机无法正常飞行，导致多旋翼无人机的可靠性与安全性降低。多旋翼无人机由于姿态传感器安装的位置或重心等问题，导致配平点姿态不为0，在遥控器不打杆的情况下会向某个方向漂移。多旋翼无人机在电池电量低的情况，高度控制不稳，容易掉高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，以解决现有技术中通过人员对危险化工产品进行巡检，费时费力，且对某些潜在威胁不易发现，或者通过固定安装探测装置进行实时监测，但是成本较大，不能满足用户的使用需求的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，包括六旋翼无人机机架、六个飞行机构、飞行控制单元、传感器模块、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机、监测装置、无线传输模块。
所述六个飞行机构设置在所述机架的六个机臂的端点上；所述飞行机构包含依次相连的桨叶、电机和电子调速器，且电子调速器通过PWM 输出驱动电路与所述飞行控制单元相连；所述传感器模块包含MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器和气压计；所述飞行控制单元分别和MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器、气压计、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机相连。
监测装置安装在六旋翼无人机机架上，监测装置包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为用于采集红外图像信息的红外成像仪，第二摄像头为用于采集彩色图像信息的彩色摄像机，监测装置通过无线传输模块将红外图像信息和彩色图像信息发送至远程监控中心。
作为本发明的进一步优化方案，遥控器采用2.4GHz 的FUTABA 遥控器。
作为本发明的进一步优化方案，飞行控制单元采用STM32F407单片机。
作为本发明的进一步优化方案，MTI 姿态传感器采用的是XSENS 公司的MTI-300。
作为本发明的进一步优化方案，监测装置还包括外壳，第一摄像头和第二摄像头安装于所述外壳内，所述外壳的前端安装有透明视窗。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设置双目视觉结构，包括了第一摄像头和第二摄像头。第一摄像头为红外成像仪，所述红外成像仪用于采集红外图像信息，第二摄像头为彩色摄像机，所述彩色摄像机用于采集彩色图像信息，所述探测装置通过通信模块将红外图像信息和彩色图像信息发送给控制系统，通过分析红外图像信息和彩色图像信息可以解决多种场景下的清晰图像采集的问题，使用的时候，将本发明设定在某一半径范围内巡检，当发现火情或烟雾时，飞机停留在事故点附近区域，实时检测，将采集的视频发送到远程监控中心。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，且描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明提供一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，包括六旋翼无人机机架、六个飞行机构、飞行控制单元、传感器模块、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机、监测装置、无线传输模块。
所述六个飞行机构设置在所述机架的六个机臂的端点上；所述飞行机构包含依次相连的桨叶、电机和电子调速器，且电子调速器通过PWM 输出驱动电路与所述飞行控制单元相连；所述传感器模块包含MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器和气压计；所述飞行控制单元分别和MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器、气压计、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机相连。
本发明采用“X 型”六旋翼无人机机架结构，其飞行轨迹及飞行姿态均由六个桨叶及电机的转动实现：当六个旋翼的转速同时增大( 减小) 时，飞机水平上升( 下降) ；当前侧两个旋翼转速大于( 小于) 后侧两个旋翼转速时，飞机后仰( 前俯) ；当左侧三个旋翼转速大于( 小于) 右侧三个旋翼转速时，飞机向右( 左) 偏转；当互成120 度的三个机臂旋翼转速大于另外三个互成120 度机臂时，多旋翼无人机向左( 右) 偏转航向。
监测装置安装在六旋翼无人机机架上，监测装置包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为用于采集红外图像信息的红外成像仪，第二摄像头为用于采集彩色图像信息的彩色摄像机，监测装置通过无线传输模块将红外图像信息和彩色图像信息发送至远程监控中心。
本发明的方案中，遥控器采用2.4GHz 的FUTABA 遥控器，飞行控制单元采用STM32F407单片机，MTI 姿态传感器采用的是XSENS 公司的MTI-300。
本发明的方案中，监测装置还包括外壳，第一摄像头和第二摄像头安装于所述外壳内，所述外壳的前端安装有透明视窗。
本发明采用双余度飞行控制系统，飞行控制单元，集飞控、导航、与地面站通信功能于一身。主要负责读取气压传感器、遥控器、姿态传感器等数据，同时负责与地面站进行无线数据传输，其功能是实时计算飞行器姿态和航线给予多旋翼无人机导航和飞性控制，并输出控制指令给电子调速器，从而控制电机的转速。姿态传感器飞行采用高低搭配双余度，在正常飞行时，由MTi( 挂载)提供姿态和航向数据，板载航姿传感器(IMU) 模块作为备份和比较监控信号。当MTi 模块出现故障时，由板载IMU 模块提供姿态和航向数据，保证六旋翼无人机的稳定飞行。其中，飞行控制单元的控制原理为常规技术手段，在各类专业文献中均有刊出。
本发明设置双目视觉结构，包括了了第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为红外成像仪，所述红外成像仪用于采集红外图像信息，第二摄像头为彩色摄像机，所述彩色摄像机用于采集彩色图像信息，所述监测装置通过通信模块将红外图像信息和彩色图像信息发送给控制系统，通过分析红外图像信息和彩色图像信息可以解决多种场景下的清晰图像采集的问题，使用的时候，将本发明设定在某一半径范围内巡检，当发现火情或烟雾时，飞机停留在事故点附近区域，实时检测，将采集的视频发送到远程监控中心。远程监控中心，可以由人工对火情进行核实，人工核实起火后，立即将起火位置以及起火物品、注意事项等信息发送给消防队，消防队展开消防救援和群众疏散工作；另一方面，远程监控中心还可以对无人机发出指令，使得无人机悬停在火情处附近上空，无人机读取远程监控中心数据库中的物品资料信息，或者，远程监控中心向无人机发送物品资料信息，无人机悬停在火点附近上空，并通过扬声器、指示灯等辅助消防人员进行消防以及疏散等，当物品资料信息中存在危险化学物品时，进行危险化学物品提示。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，其特征在于，包括六旋翼无人机机架、六个飞行机构、飞行控制单元、传感器模块、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机、监测装置、无线传输模块；
所述六个飞行机构设置在所述机架的六个机臂的端点上；所述飞行机构包含依次相连的桨叶、电机和电子调速器，且电子调速器通过PWM 输出驱动电路与所述飞行控制单元相连；所述传感器模块包含MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器和气压计；所述飞行控制单元分别和MTI 姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器、气压计、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机相连；
监测装置安装在六旋翼无人机机架上，监测装置包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为用于采集红外图像信息的红外成像仪，第二摄像头为用于采集彩色图像信息的彩色摄像机，监测装置通过无线传输模块将红外图像信息和彩色图像信息发送至远程监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，其特征在于，遥控器采用2.4GHz 的FUTABA 遥控器。
3.根据权利要求1所述的一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，其特征在于，飞行控制单元采用STM32F407单片机。
4.根据权利要求1所述的一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，其特征在于，MTI姿态传感器采用的是XSENS 公司的MTI-300。
5.根据权利要求1所述的一种用于消防监控的双余度六旋翼无人机，其特征在于，监测装置还包括外壳，第一摄像头和第二摄像头安装于所述外壳内，所述外壳的前端安装有透明视窗。
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