CN106483969A - 一种多旋翼视觉循迹无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼视觉循迹无人机。本发明提供的多旋翼视觉循迹无人机在传统无人机的基础上还包括摄像头和控制器。摄像头在无人机飞行的过程中连续拍摄预先布置好的路标线，并将拍摄的图像发送到控制器。控制器检测路标线是否偏离图像的中心线，并在检测到路标线偏离中心线时发出路线纠正指令。飞控计算机接收路线纠正指令，并根据路线纠正指令控制相应电机的转速以调节无人机的航线，使中心线与路标线始终保持对准。本发明通过在现有无人机上加装上述摄像头、控制器和飞控计算机就可实现无人机在室内自动循迹飞行，可应用于竞赛无人机等应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼视觉循迹无人机。
背景技术
随着各类用户需求的进一步提高，微小型室内无人机的应用也逐步提上日程。然而，由于受到室内环境的无线屏蔽、干扰等不利因素的影响，无人机通常使用的卫星导航信号、无线定位信号等信息都无法有效获取，原本依赖于卫星或者人工控制预置路径的导航、引导功能在室内无人机中均无法实现，尤其在非合作的陌生复杂环境中，普通意义的惯性卫星等导航算法很难发挥效能。陀螺仪等惯性器件虽然具有良好的独立工作能力，但纯惯性导航系统误差随着时间累积很快，最终导致导航结果发散，并且惯性器件只能获得本身的位姿导航参数，无法获得外部的有效室内环境信息，由此导致无人机无法实现室内自动循迹飞行。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种多旋翼视觉循迹无人机，以解决现有无人机不能实现在室内自动循迹飞行的问题。本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种多旋翼视觉循迹无人机，包括飞控计算机、若干旋翼和若干电机；各电机与各旋翼一一对应，分别用于驱动各自对应的旋翼，还包括摄像头和控制器；
所述摄像头被配置为在所述无人机飞行的过程中连续拍摄预先布置好的路标线，并将拍摄的图像发送到控制器；
所述控制器被配置为检测所述路标线是否偏离所述图像的中心线，并在检测到所述路标线偏离所述中心线时发出路线纠正指令；
所述飞控计算机被配置为接收所述路线纠正指令，并根据所述路线纠正指令控制相应电机的转速以调节所述无人机的航线，使所述中心线与所述路标线始终保持对准。
进一步地，所述无人机还包括遥控信号接收器；
所述遥控信号接收器与所述飞控计算机连接，所述飞控计算机通过所述遥控信号接收器接收遥控器发送的起飞触发信号，并在接收到所述起飞触发信号后控制所述无人机的各电机转动，以驱动所述无人机起飞。
进一步地，所述无人机还包括姿态传感器；所述姿态传感器与所述飞控计算机连接，用于在所述无人机的飞行过程中感测所述无人机的实时飞行姿态，并将所述实时飞行姿态发送到所述飞控计算机；所述飞控计算机根据所述无人机的实时飞行姿态控制相应电机以调节所述无人机的飞行姿态。
进一步地，所述姿态传感器内集成有滤波器，所述滤波器用于对所述姿态传感器感测到的实时飞行姿态数据进行滤波。
进一步地，所述无人机还包括无线数据传输器，所述无线数据传输器与所述飞控计算机连接，用于接收地面站发送的无线数据信息，并将所述无线数据信息发送给所述飞控计算机。
进一步地，所述无人机还包括超声波传感器，所述超声波传感器与所述飞控计算机连接，用于检测所述无人机的实时飞行高度，并将所述无人机的实时飞行高度数据发送到所述飞控计算机；所述飞控计算机根据所述无人机的实时飞行高度控制各电机，以对所述无人机进行飞行高度调整。
进一步地，所述多旋翼视觉循迹无人机包括四个所述旋翼和四个所述电机。
与现有技术相比，本发明提供的多旋翼视觉循迹无人机在传统无人机的基础上还包括摄像头和控制器。摄像头在无人机飞行的过程中连续拍摄预先布置好的路标线，并将拍摄的图像发送到控制器。控制器检测路标线是否偏离图像的中心线，并在检测到路标线偏离中心线时发出路线纠正指令。飞控计算机接收路线纠正指令，并根据路线纠正指令控制相应电机的转速以调节无人机的航线，使中心线与路标线始终保持对准。本发明通过在现有无人机上加装上述摄像头、控制器和飞控计算机就可实现无人机在室内自动循迹飞行，可应用于无人机竞赛等应用领域。
附图说明
图1：本发明实施例提供的多旋翼视觉循迹无人机的组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供的多旋翼视觉循迹无人机，包括飞控计算机3、若干旋翼5和若干电机4.各电机4与各旋翼5一一对应，分别用于驱动各自对应的旋翼5。该多旋翼视觉循迹无人机还包括摄像头1和控制器2。
摄像头1被配置为在无人机飞行的过程中连续拍摄预先布置好的路标线，并将拍摄的图像发送到控制器2。
控制器2被配置为检测路标线是否偏离图像的中心线，并在检测到路标线偏离中心线时发出路线纠正指令。
飞控计算机3被配置为接收路线纠正指令，并根据路线纠正指令控制相应电机4的转速以调节无人机的航线，使中心线与路标线始终保持对准。
实施时，为实现自动循迹飞行的目的，事先应当布置好无人机循迹的路标线。在飞行过程中利用摄像头1对路标线连续拍照，采集路标线图像，若无人机偏离航线，则采集到图像中会显示路标线(一般为黑线)偏离图像中心线。此时，控制器2向飞控计算机3发出路线纠正指令，飞控计算机3接收到路线纠正指令后，通过控制电机4的转速来调控无人机的飞行，将无人机引导回到预设的轨迹(即路标线)上飞行，整个过程是一个闭环控制。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机还包括遥控信号接收器9。遥控信号接收器与飞控计算机3连接，飞控计算机3通过遥控信号接收器9接收遥控器发送的起飞触发信号，并在接收到起飞触发信号后控制无人机的各电机4转动，以驱动无人机起飞。通过这个功能可实现无人机的一键起飞。实现的过程是通过设定好的程序，遥控信号接收器9检测到遥控器在控制无人机起飞的过程当中发出的信号，并发往飞控计算机3进行判断，若是指定按键的信号，飞控计算机3通过控制电机4实现起飞。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机还包括姿态传感器6。姿态传感器6与飞控计算机3连接，用于在无人机的飞行过程中感测无人机的实时飞行姿态，并将实时飞行姿态发送到飞控计算机3；飞控计算机3根据无人机的实时飞行姿态控制相应电机4以调节无人机的飞行姿态。在无人机的起飞及飞行过程当中不需要人为去调整姿态，而是自动调整姿态实现平稳起飞。
作为本实施例的一个优选实施方式，姿态传感器6内集成有滤波器，滤波器用于对姿态传感器6感测到的实时飞行姿态数据进行滤波，得到更为准确的飞行姿态数据。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机还包括无线数据传输器7，无线数据传输器7与飞控计算机3连接，用于接收地面站发送的无线数据信息，并将无线数据信息发送给飞控计算机3。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机还包括超声波传感器8，超声波传感器8与飞控计算机3连接，用于检测无人机的实时飞行高度，并将无人机的实时飞行高度数据发送到飞控计算机3；飞控计算机3根据无人机的实时飞行高度控制各电机4，以对无人机进行飞行高度调整。通过该技术手段，无人机在循迹的过程当中可以执行定高自动循迹的功能。通过超声波传感器8测出无人机的飞行高度，当无人机进入定高模式(该模式是由程序设定的)时，就会在距离地面一定的高度实现自动循迹飞行，而不需要人为调整。该过程中，超声波传感器8会不断探测无人机的飞行高度，然后交给飞控计算机3去调整无人机的飞行姿态，如上升、下降等。
作为本实施例的一个优选实施方式，多旋翼视觉循迹无人机包括四个旋翼5和四个电机4。
最后应说明的是：上述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种多旋翼视觉循迹无人机，包括飞控计算机、若干旋翼和若干电机；各电机与各旋翼一一对应，分别用于驱动各自对应的旋翼，其特征在于，还包括摄像头和控制器；
所述摄像头被配置为在所述无人机飞行的过程中连续拍摄预先布置好的路标线，并将拍摄的图像发送到控制器；
所述控制器被配置为检测所述路标线是否偏离所述图像的中心线，并在检测到所述路标线偏离所述中心线时发出路线纠正指令；
所述飞控计算机被配置为接收所述路线纠正指令，并根据所述路线纠正指令控制相应电机的转速以调节所述无人机的航线，使所述中心线与所述路标线始终保持对准。
2.如权利要求1所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述无人机还包括遥控信号接收器；
所述遥控信号接收器与所述飞控计算机连接，所述飞控计算机通过所述遥控信号接收器接收遥控器发送的起飞触发信号，并在接收到所述起飞触发信号后控制所述无人机的各电机转动，以驱动所述无人机起飞。
3.如权利要求1所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述无人机还包括姿态传感器；所述姿态传感器与所述飞控计算机连接，用于在所述无人机的飞行过程中感测所述无人机的实时飞行姿态，并将所述实时飞行姿态发送到所述飞控计算机；所述飞控计算机根据所述无人机的实时飞行姿态控制相应电机以调节所述无人机的飞行姿态。
4.如权利要求3所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述姿态传感器内集成有滤波器，所述滤波器用于对所述姿态传感器感测到的实时飞行姿态数据进行滤波。
5.如权利要求1所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述无人机还包括无线数据传输器，所述无线数据传输器与所述飞控计算机连接，用于接收地面站发送的无线数据信息，并将所述无线数据信息发送给所述飞控计算机。
6.如权利要求1所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述无人机还包括超声波传感器，所述超声波传感器与所述飞控计算机连接，用于检测所述无人机的实时飞行高度，并将所述无人机的实时飞行高度数据发送到所述飞控计算机；所述飞控计算机根据所述无人机的实时飞行高度控制各电机，以对所述无人机进行飞行高度调整。
7.如权利要求1所述的多旋翼视觉循迹无人机，其特征在于，所述多旋翼视觉循迹无人机包括四个所述旋翼和四个所述电机。
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