CN106767683B - 一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电子信息技术领域的一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法，包括中央处理器，所述中央处理器分别电性输入连接距离采集系统和无人机状态采集系统，所述中央处理器分别电性输出连接无线传输系统、控制系统和显示系统，本发明通过距离采集系统中的光流相机进行定位图像帧采集，超声波发生器进行对地距离的测量，将距离值与图像帧的像素进行综合对比分析，获得飞行器的定位坐标，得到精确的对地高度的测量，通过无人机状态采集系统对无人机的电量、故障、信号强度进行检测，控制后台实时掌握无人机的飞行状态，通过无线传输系统将控制器的控制信息传输到无人机，对无人机进行控制。

Description

一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，具体为一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法。
背景技术
无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器，无人机结构简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，在突发事情应急、预警有很大的作用，无人机在飞行时对地面的高度测量往往是一个重要的数据，保证飞行的安全，普通摄像头摄取的图像帧数据信息量大，对处理器的计算能力要求自然也高，所以造成了设备成本的大幅增加，而且，通常摄像头会主要用于飞行航拍，如果要同时满足定位图像帧摄取，则在一定程度上构成了对摄像头使用的限制，技术上采用了光流相机(原理与鼠标位移检测的光电传感器相同)替代传统摄像单元，但由于光流相机属于长焦相机，其摄取的图像区域较小，处理的信息量相对较少，基于此，本发明设计了一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法，以解决上述背景技术中提出的通常摄像头会主要用于飞行航拍，如果要同时满足定位图像帧摄取，则在一定程度上构成了对摄像头使用的限制，技术上采用了光流相机(原理与鼠标位移检测的光电传感器相同)替代传统摄像单元，但由于光流相机属于长焦相机，其摄取的图像区域较小，处理的信息量相对较少的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置，包括中央处理器，所述中央处理器分别电性输入连接距离采集系统和无人机状态采集系统，所述中央处理器分别电性输出连接无线传输系统、控制系统和显示系统。
优选的，所述距离采集系统包括光流相机和超声波发生器，所述光流相机电性输出连接定位图像帧采集芯片，所述定位图像帧采集芯片电性输出连接定位图像帧采集单元，所述定位图像帧采集单元电性输出连接定位图像帧识别单元，所述定位图像帧识别单元电性输出连接定位图像帧转换单元，所述超声波发生器电性输出连接超声波发射芯片，所述超声波发射芯片电性输出连接超声波检测单元，所述超声波检测单元电性输出连接超声波信号放大单元，所述超声波信号放大单元电性输出连接超声波收发单元，所述定位图像帧转换单元和超声波收发单元均电性输出连接距离处理器，所述距离处理器电性输出连接距离采集单元，所述距离采集单元电性输出连接距离对比单元，所述距离对比单元电性输出连接距离分析单元，所述距离分析单元电性输出连接距离存储单元。
优选的，所述无人机状态采集系统包括数据采集单元，所述数据采集单元分别电性输入连接电量检测单元、故障检测单元和信号强度检测单元，所述数据采集单元电性输出连接微处理器，所述微处理器电性输出连接数据检测单元，所述数据检测单元电性输出连接数据放大单元，所述数据放大单元电性输出连接数据汇总单元，所述数据汇总单元电性输出连接数据存储单元。
优选的，所述无线传输系统包括无线发射单元，所述无线发射单元电性输出连接无线信号放大单元，所述无线信号放大单元电性输出连接无线信号处理器，所述无线信号处理器电性输出连接无线接收单元。
优选的，所述控制系统包括信息采集单元，所述信息采集单元电性输出连接信息对比单元，所述信息对比单元电性输出连接控制处理器，所述控制处理器电性输出连接控制数据检测单元，所述控制数据检测单元电性输出连接控制数据放大单元，所述控制数据放大单元电性输出连接控制统计单元，所述控制统计单元电性输出连接控制器驱动单元，所述控制器驱动单元电性输出连接控制发射器。
优选的，所述显示系统包括访问信息输入单元，所述访问信息输入单元电性输出连接访问信息验证单元，所述访问信息验证单元电性输出连接显示采集单元，所述显示采集单元电性输出连接显示统计单元，所述显示统计单元电性输出连接显示处理器，所述显示处理器电性输出连接显示驱动单元，所述显示驱动单元电性输出连接显示器。
优选的，该电子信息领域的无人机对地高度的测量方法步骤如下：
S1：通过光流相机的定位图像帧采集芯片上的定位图像帧采集单元对图像区域进行摄取采集，定位图像帧识别单元对摄取采集到的数据进行识别，识别后的数据通过定位图像帧转换单元进行图像数据转换，超声波发生器的超声波发射芯片对超声波电信号进行发射前处理，通过超声波检测单元对处理的超声波电信号进行检测，检测后的超声波电信号通过超声波信号放大单元进行信号放大，放大后的超声波信号通过超声波收发单元进行超声波发射和接收，定位图像帧转换单元转换后的图像数据和超声波收发单元接收后的超声波通过距离处理器进行距离数据的处理，处理后的数据通过距离采集单元进行距离信息采集，采集后的距离信息通过距离对比单元和距离分析单元进行距离信息的对比和分析，得到无人机对地距离的测算，测算的距离信息通过距离存储单元进行距离数据的存储；
S2：电量检测单元对无人机的电量信息进行采集，故障检测单元对无人机的飞行状态故障进行实时检测，信号强度检测单元检测无人机与控制器之间的信号强度，电量检测单元、故障检测单元和信号强度检测单元检测的信息通过数据采集单元进行数据采集，采集后的数据通过微处理器进行处理，处理后的数据通过数据检测单元进行数据检测，检测后的数据通过数据放大单元进行数据信号的放大，放大后的数据信号通过数据汇总单元进行数据汇总，汇总后的数据通过数据存储单元进行数据存储；
S3：无线发射单元发射控制信息到无线信号放大单元，无线信号放大单元将无线控制信号进行信号放大，放大后的控制信号在无线信号处理器中进行处理，处理后的信号在无人机的无线接收单元中进行控制信号的接收；
S4：信息采集单元对控制信号进行采集，采集后的控制信号通过信息对比单元进行信号对比，对比后的信号通过控制处理器进行控制信号的处理，处理后的数据通过控制数据检测单元进行控制数据的检测，检测后的控制数据通过控制数据放大单元进行控制数据的放大，放大后的控制数据通过控制统计单元进行控制数据的统计，统计后的数据通过控制器驱动单元驱动控制发射器发射控制信号，通过光流相机通过定位图像帧采集芯采集到的帧图像数据配合超声波发生器12通过超声波发射芯片采集到的超声波数据进行对比匹配，每帧图像起始窗的图像差值来判断无人机对地的高度，配合超声波数据通过中央处理器内的系统时钟，及时不断从光流相机摄像头中获取图像帧最终经过对比计算来确定无人机对地高度的数值；
S5：用户通过访问信息输入单元输入用户验证信息，用户验证信息通过访问信息验证单元进行用户信息的验证，验证通过后可以在控制器上观察无人机采集的信息，控制器通过显示采集单元采集无人机采集到的距离信息和状态信息，显示统计单元对采集到的信息进行显示信息统计，统计的信息通过显示处理器进行显示数据的处理，处理后的显示数据通过显示驱动单元驱动显示器，将无人机采集到的距离信息和状态信息进行显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过距离采集系统中的光流相机进行定位图像帧采集，超声波发生器进行对地距离的测量，将距离值与图像帧的像素进行综合对比分析，获得飞行器的定位坐标，得到精确的对地高度的测量，通过无人机状态采集系统对无人机的电量、故障、信号强度进行检测，控制后台实时掌握无人机的飞行状态，通过无线传输系统将控制器的控制信息传输到无人机，对无人机进行控制，通过控制系统对无人机进行控制信号的发射，通过显示系统对无人机的采集数据进行显示。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明距离采集系统原理框图；
图3为本发明无人机状态采集系统原理框图；
图4为本发明无线传输系统原理框图；
图5为本发明控制系统原理框图；
图6为本发明显示系统原理框图；
图7为本发明工作流程图。
图中：1中央处理器、2距离采集系统、3无人机状态采集系统、4无线传输系统、5控制系统、6显示系统、7光流相机、8定位图像帧采集芯片、9定位图像帧采集单元、10定位图像帧识别单元、11定位图像帧转换单元、12超声波发生器、13超声波发射芯片、14超声波检测单元、15超声波信号放大单元、16超声波收发单元、17距离处理器、18距离采集单元、19距离对比单元、20距离分析单元、21距离存储单元、22电量检测单元、23故障检测单元、24信号强度检测单元、25数据采集单元、26微处理器、27数据检测单元、28数据放大单元、29数据汇总单元、30数据存储单元、31无线发射单元、32无线信号放大单元、33无线信号处理器、34无线接收单元、35信息采集单元、36信息对比单元、37控制处理器、38控制数据检测单元、39控制数据放大单元、40控制统计单元、41控制器驱动单元、42控制发射器、43访问信息输入单元、44访问信息验证单元、45显示采集单元、46显示统计单元、47显示处理器、48显示驱动单元、49显示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置，包括中央处理器1，中央处理器1分别电性输入连接距离采集系统2和无人机状态采集系统3，中央处理器1分别电性输出连接无线传输系统4、控制系统5和显示系统6。
其中，距离采集系统2包括光流相机7和超声波发生器12，光流相机7电性输出连接定位图像帧采集芯片8，定位图像帧采集芯片8电性输出连接定位图像帧采集单元9，定位图像帧采集单元9电性输出连接定位图像帧识别单元10，定位图像帧识别单元10电性输出连接定位图像帧转换单元11，超声波发生器12电性输出连接超声波发射芯片13，超声波发射芯片13电性输出连接超声波检测单元14，超声波检测单元14电性输出连接超声波信号放大单元15，超声波信号放大单元15电性输出连接超声波收发单元16，定位图像帧转换单元11和超声波收发单元16均电性输出连接距离处理器17，距离处理器17电性输出连接距离采集单元18，距离采集单元18电性输出连接距离对比单元19，距离对比单元19电性输出连接距离分析单元20，距离分析单元20电性输出连接距离存储单元21，距离采集系统2中的光流相机7进行定位图像帧采集，超声波发生器12进行对地距离的测量，将距离值与图像帧的像素进行综合对比分析，获得飞行器的定位坐标，得到精确的对地高度的测量，无人机状态采集系统3包括数据采集单元25，数据采集单元25分别电性输入连接电量检测单元22、故障检测单元23和信号强度检测单元24，数据采集单元25电性输出连接微处理器26，微处理器26电性输出连接数据检测单元27，数据检测单元27电性输出连接数据放大单元28，数据放大单元28电性输出连接数据汇总单元29，数据汇总单元29电性输出连接数据存储单元30，通过无人机状态采集系统3对无人机的电量、故障、信号强度进行检测，控制后台实时掌握无人机的飞行状态，无线传输系统4包括无线发射单元31，无线发射单元31电性输出连接无线信号放大单元32，无线信号放大单元32电性输出连接无线信号处理器33，无线信号处理器33电性输出连接无线接收单元34，通过无线传输系统4将控制器的控制信息传输到无人机，对无人机进行控制，控制系统5包括信息采集单元35，信息采集单元35电性输出连接信息对比单元36，信息对比单元36电性输出连接控制处理器37，控制处理器37电性输出连接控制数据检测单元38，控制数据检测单元38电性输出连接控制数据放大单元39，控制数据放大单元39电性输出连接控制统计单元40，控制统计单元40电性输出连接控制器驱动单元41，控制器驱动单元41电性输出连接控制发射器42，通过控制系统5对无人机进行控制信号的发射，显示系统6包括访问信息输入单元43，访问信息输入单元43电性输出连接访问信息验证单元44，访问信息验证单元44电性输出连接显示采集单元45，显示采集单元45电性输出连接显示统计单元46，显示统计单元46电性输出连接显示处理器47，显示处理器47电性输出连接显示驱动单元48，显示驱动单元48电性输出连接显示器49，通过显示系统6对无人机的采集数据进行显示。
本发明还提供一种电子信息领域的无人机对地高度的测量方法，该电子信息领域的无人机对地高度的测量方法步骤如下：
S1：通过光流相机7的定位图像帧采集芯片8上的定位图像帧采集单元9对图像区域进行摄取采集，定位图像帧识别单元10对摄取采集到的数据进行识别，识别后的数据通过定位图像帧转换单元11进行图像数据转换，超声波发生器12的超声波发射芯片13对超声波电信号进行发射前处理，通过超声波检测单元14对处理的超声波电信号进行检测，检测后的超声波电信号通过超声波信号放大单元15进行信号放大，放大后的超声波信号通过超声波收发单元16进行超声波发射和接收，定位图像帧转换单元11转换后的图像数据和超声波收发单元16接收后的超声波通过距离处理器17进行距离数据的处理，处理后的数据通过距离采集单元18进行距离信息采集，采集后的距离信息通过距离对比单元19和距离分析单元20进行距离信息的对比和分析，得到无人机对地距离的测算，测算的距离信息通过距离存储单元21进行距离数据的存储；
S2：电量检测单元22对无人机的电量信息进行采集，故障检测单元23对无人机的飞行状态故障进行实时检测，信号强度检测单元24检测无人机与控制器之间的信号强度，电量检测单元22、故障检测单元23和信号强度检测单元24检测的信息通过数据采集单元25进行数据采集，采集后的数据通过微处理器26进行处理，处理后的数据通过数据检测单元27进行数据检测，检测后的数据通过数据放大单元28进行数据信号的放大，放大后的数据信号通过数据汇总单元29进行数据汇总，汇总后的数据通过数据存储单元30进行数据存储；
S3：无线发射单元31发射控制信息到无线信号放大单元32，无线信号放大单元32将无线控制信号进行信号放大，放大后的控制信号在无线信号处理器33中进行处理，处理后的信号在无人机的无线接收单元34中进行控制信号的接收；
S4：信息采集单元35对控制信号进行采集，采集后的控制信号通过信息对比单元36进行信号对比，对比后的信号通过控制处理器37进行控制信号的处理，处理后的数据通过控制数据检测单元38进行控制数据的检测，检测后的控制数据通过控制数据放大单元39进行控制数据的放大，放大后的控制数据通过控制统计单元40进行控制数据的统计，统计后的数据通过控制器驱动单元41驱动控制发射器42发射控制信号，通过光流相机7通过定位图像帧采集芯片8采集到的帧图像数据配合超声波发生器12通过超声波发射芯片13采集到的超声波数据进行对比匹配，每帧图像起始窗的图像差值来判断无人机对地的高度，配合超声波数据通过中央处理器1内的系统时钟，及时不断从光流相机7摄像头中获取图像帧最终经过对比计算来确定无人机对地高度的数值；
S5：用户通过访问信息输入单元43输入用户验证信息，用户验证信息通过访问信息验证单元44进行用户信息的验证，验证通过后可以在控制器上观察无人机采集的信息，控制器通过显示采集单元45采集无人机采集到的距离信息和状态信息，显示统计单元46对采集到的信息进行显示信息统计，通过后的信息通过显示处理器47进行显示数据的处理，统计的显示数据通过显示驱动单元48驱动显示器49，将无人机采集到的距离信息和状态信息进行显示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种电子信息领域的无人机对地高度的测量方法，其特征在于：该电子信息领域的无人机对地高度的测量方法步骤如下：
S1：通过光流相机(7)的定位图像帧采集芯片(8)上的定位图像帧采集单元(9)对图像区域进行摄取采集，定位图像帧识别单元(10)对摄取采集到的数据进行识别，识别后的数据通过定位图像帧转换单元(11)进行图像数据转换，超声波发生器(12)的超声波发射芯片(13)对超声波电信号进行发射前处理，通过超声波检测单元(14)对处理的超声波电信号进行检测，检测后的超声波电信号通过超声波信号放大单元(15)进行信号放大，放大后的超声波信号通过超声波收发单元(16)进行超声波发射和接收，定位图像帧转换单元(11)转换后的图像数据和超声波收发单元(16)接收后的超声波通过距离处理器(17)进行距离数据的处理，处理后的数据通过距离采集单元(18)进行距离信息采集，采集后的距离信息通过距离对比单元(19)和距离分析单元(20)进行距离信息的对比和分析，得到无人机对地距离的测算，测算的距离信息通过距离存储单元(21)进行距离数据的存储；
S2：电量检测单元(22)对无人机的电量信息进行采集，故障检测单元(23)对无人机的飞行状态故障进行实时检测，信号强度检测单元(24)检测无人机与控制器之间的信号强度，电量检测单元(22)、故障检测单元(23)和信号强度检测单元(24)检测的信息通过数据采集单元(25)进行数据采集，采集后的数据通过微处理器(26)进行处理，处理后的数据通过数据检测单元(27)进行数据检测，检测后的数据通过数据放大单元(28)进行数据信号的放大，放大后的数据信号通过数据汇总单元(29)进行数据汇总，汇总后的数据通过数据存储单元(30)进行数据存储；
S3：无线发射单元(31)发射控制信息到无线信号放大单元(32)，无线信号放大单元(32)将无线控制信号进行信号放大，放大后的控制信号在无线信号处理器(33)中进行处理，处理后的信号在无人机的无线接收单元(34)中进行控制信号的接收；
S4：信息采集单元(35)对控制信号进行采集，采集后的控制信号通过信息对比单元(36)进行信号对比，对比后的信号通过控制处理器(37)进行控制信号的处理，处理后的数据通过控制数据检测单元(38)进行控制数据的检测，检测后的控制数据通过控制数据放大单元(39)进行控制数据的放大，放大后的控制数据通过控制统计单元(40)进行控制数据的统计，统计后的数据通过控制器驱动单元(41)驱动控制发射器(42)发射控制信号，通过光流相机(7)通过定位图像帧采集芯片(8)采集到的帧图像数据配合超声波发生器(12)通过超声波发射芯片(13)采集到的超声波数据进行对比匹配，每帧图像起始窗的图像差值来判断无人机对地的高度，配合超声波数据通过中央处理器(1)内的系统时钟，及时不断从光流相机(7)摄像头中获取图像帧，最终经过对比计算来确定无人机对地高度的数值；
S5：用户通过访问信息输入单元(43)输入用户验证信息，用户验证信息通过访问信息验证单元(44)进行用户信息的验证，验证通过后可以在控制器上观察无人机采集的信息，控制器通过显示采集单元(45)采集无人机采集到的距离信息和状态信息，显示统计单元(46)对采集到的信息进行显示信息统计，统计的信息通过显示处理器(47)进行显示数据的处理，处理后的显示数据通过显示驱动单元(48)驱动显示器(49)，将无人机采集到的距离信息和状态信息进行显示。
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