CN106791354A - 控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统 - Google Patents

控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统 Download PDF

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CN106791354A CN201610562047.6A CN201610562047A CN106791354A CN 106791354 A CN106791354 A CN 106791354A CN 201610562047 A CN201610562047 A CN 201610562047A CN 106791354 A CN106791354 A CN 106791354A
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Abstract

本发明涉及一种控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统，其中，所述控制无人机云台转动的智能显示设备，包括：姿态传感器、处理器和通信模块；所述姿态传感器和处理器连接，所述处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与无人机控制系统以无线方式进行通信；所述姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；所述通信模块将所述无线信号发送至无人机控制系统，控制无人机云台的转动。通过上述技术方案，实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像；而且，使用方便。

Description

控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统
技术领域
本发明涉及智能显示设备领域，特别是涉及一种控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统。
背景技术
智能显示设备是当下最流行的可穿戴设备，就像智能手机一样，智能显示设备具有独立的操作系统，可以由用户安装软件、游戏等软件服务商提供的程序，可通过语音或动作操控完成添加日程、地图导航、与好友互动、拍摄照片和视频、与朋友展开视频通话等功能，还可以通过移动通讯网络来实现无线网络的接入。
随着无人机技术的日益成熟和价格的平民化，越来越多的人将智能显示设备和无人机结合起来进行航拍，例如通过云台在无人机上搭载摄像机进行拍摄，摄像机拍摄的画面还可以通过无线传输模块传输至智能显示设备上，用户可以很直观地通过智能显示设备看到摄像机拍摄到的空中图像，以达到沉浸式的用户体验。
一般通过戴着智能显示设备的用户摆动头部来改变智能显示设备的姿态，进而调整摄像设备的拍摄角度，以便拍摄用户满意的空中图像。
但是，现有的智能显示设备只是简单地改变摄像设备的拍摄角度，如果拍摄角度调整幅度过大就无法避免出现摄像机的镜头被遮挡的情况，这时，摄像机就无法拍摄到用户想要的图像，操作起来很不方便。
发明内容
基于此，有必要针对现有的智能显示设备操作不方便的技术问题，提供一种控制无人机云台转动的智能显示设备及其控制系统。
一种控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于，包括：姿态传感器、处理器和通信模块；
所述姿态传感器和处理器连接，所述处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与无人机控制系统以无线方式进行通信；
所述姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；
所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；
所述通信模块将所述无线信号发送至无人机控制系统，控制无人机云台转动。
上述控制无人机云台转动的智能显示设备，通过姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；所述通信模块将所述无线信号发送至无人机控制系统，控制无人机云台转动。通过上述技术方案，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，通过控制无人机云台的转动角度实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像，避免了现有的摄像设备控制方法容易产生摄像头被遮挡的状况；而且，使用方便。
一种无人机云台转动控制系统，其特征在于，包括控制无人机云台转动的智能显示设备和设于无人机上的云台控制系统；
所述智能显示设备包括姿态传感器、处理器和通信模块；
所述姿态传感器和处理器连接，所述处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与无人机控制系统以无线方式进行通信；
所述姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；
所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；
所述通信模块将所述无线信号发送至云台控制系统；
所述云台控制系统接收所述无线信号，控制无人机云台转动。
上述无人机云台转动控制系统，通过利用智能显示设备内置的姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息；根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据；将所述角度变化数据转换为无线信号，并将所述无线信号发送至云台控制系统；所述云台控制系统接收所述无线信号，控制无人机云台转动。通过上述技术方案，本发明的无人机云台转动控制系统，通过控制无人机云台的转动角度实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像，避免了现有的摄像设备控制方法容易产生摄像头被遮挡的状况；而且，使用方便。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的控制无人机云台转动的智能显示设备的结构示意图；
图2为本发明的另一个实施例的控制无人机云台转动的智能显示设备的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例的无人机云台转动控制系统的结构示意图；
图4为本发明的另一个实施例的无人机云台转动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
如图1所示，图1为本发明的一个实施例的控制无人机云台转动的智能显示设备100的结构示意图，包括：姿态传感器101、处理器102和通信模块103；
所述姿态传感器101和处理器102连接，所述处理器102与所述通信模块103连接，所述通信模块103与无人机控制系统200以无线方式进行通信；
所述姿态传感器101获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器102；
所述处理器102根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；
所述通信模块103将所述无线信号发送至无人机控制系统200，控制无人机云台的转动。
上述控制无人机云台转动的智能显示设备100，通过姿态传感器101获取智能显示设备100移动时产生的姿态信息，并发送至处理器102；所述处理器102根据所述姿态信息获取所述智能显示设备100的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；所述通信模块103将所述无线信号发送至无人机控制系统200，控制无人机云台的转动。通过上述技术方案，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，通过控制无人机云台的转动实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像，避免了传统的控制方法的摄像头被遮挡的状况，使得摄像机能够拍摄到全方位的空中图像；而且，本装置结构简单，使用方便。
在实际应用时，可以将本发明所述的智能显示设备做成眼镜的结构，即，智能眼镜，这样用户就可以直接将智能眼镜戴在眼部位置处，通过转动用户的头部来控制无人机云台的转动，进而实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像。
在实际应用中，本实施例所述的姿态传感器可以包括重力加速度计、例如陀螺仪等角速度传感器等运动传感器，根据实际需要可以选择三轴加速度计或者三轴陀螺仪等来获取无人机的三维姿态数据和方位数据等姿态信息。
在具体实施本发明的智能显示设备用于控制无人机云台转动时，可以在无人机云台上设置三个转轴，分别用来控制无人机的俯仰角、偏航角和横滚角的变化，通过云台的电机转动来带动这三个转轴转动，在实际应用时，先将无线信号发送至无人机飞控系统，利用飞控系统控制电机转动，从而带动云台的转轴转动，控制无人机转动角度的变化，从而调整固定在转轴上的摄像设备角度以拍摄不同的角度的风景图像。
在实际应用中，由于摄像机搭载在无人机云台上，如果单纯地调整摄像机的拍摄方向，也容易导致摄像机拍摄到无人机的脚架，即，在拍摄到的图像中出现杂物，这不利于客户拍摄到满意的图像。
在其中一个实施例中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，所述处理器102还可以用于：
根据所述姿态信息计算智能显示设备100在三维坐标系的X方向、Y方向和Z方向上的夹角，得到角度变化数据。
本实施例所述的角度变化数据可以包括但不限于俯仰角度变化数据、偏航角度变化数据和横滚角度变化数据等，用于后续步骤的对无人机云台的转动方位提供依据。
在其中一个实施例中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，所述通信模块102通过2.4G的工作频率将所述无线信号发送至无人机控制系统。
在实际应用中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备可以采用蓝牙或者WIFI的方式与无人机控制系统进行通信，具体地，智能显示设备可以利用内置的蓝牙模块采用2.4G蓝牙天线，发射蓝牙信号，实现蓝牙转串口TTL，采用全双工、透明传输的工作模式，无人机控制系统使用2.4G的接收模块接收智能显示设备发送的无线信号；或者智能显示设备利用内置的WIFI模块与无人机控制系统进行通信，此时，由低压线性稳压器104为WIFI模块供电。可选的，WIFI模块的工作频率为2.4GHz，辐射WIFI信号，实现WIFI转串口TTL，全双工、透明传输工作模式，无人机控制系统使用2.4G的接收模块接收智能显示设备发送的无线信号。
在其中一个实施例中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，所述处理器102通过串口通信接口将所述角度变化数据转换成PWM信号；
所述通信模块103将多路PWM信号转换成PPM信号，再将所述PPM信号转换为无线信号发送至无人机控制系统200。
在实际应用中，本申请的控制无人机云台转动的智能显示设备，无人机控制系统200在接收到无线信号之后，由于需要通过驱动云台电机转动来控制无人机云台转动，因此，在无人机控制系统接收到无线信号之后，需要先对无线信号进行处理，这是由于无人机控制系统接收到的无线信号是航模信号，即，PPM(Pulse Position Modulation，脉位调制)信号，而能够控制云台电机转动的是PWM(PulseWidth Modulation，脉宽调制)信号，这就需要将PPM信号转换为PWM信号，再利用PWM信号驱动电机转动，进而控制无人机云台转动。
在其中一个实施例中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，所述通信模块103通过广播发送的方式将所述无线信号发送至无人机控制系统200。
如图2所述，图2为本发明的另一个实施例的控制无人机云台转动的智能显示设备的结构示意图，还可以包括：与所述处理器102连接的显示模块104；
所述通信模块103还用于接收搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄的图像；
所述处理器102还用于将所述图像进行转换并发送至显示模块；
所述显示模块104用于将所述图像显示给用户。
在上述实施例中，本发明的控制无人机云台转动的智能显示设备，还包括显示模块，用来向用户显示搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄到的空中图像，给用户以沉浸式的体验。
如图3所示，图3为本发明的一个实施例的无人机云台转动控制系统的结构示意图，包括控制无人机云台转动的智能显示设备100和设于无人机上的云台控制系统300；
所述智能显示设备100包括姿态传感器101、处理器102和通信模块103；
所述姿态传感器101和处理器102连接，所述处理器102与所述通信模块103连接，所述通信模块103与云台控制系统300以无线方式进行通信；
所述姿态传感器101获取智能显示设备100移动时产生的姿态信息，并发送至处理器102；
所述处理器102根据所述姿态信息获取所述智能显示设备100的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；
所述通信模块102将所述无线信号发送至云台控制系统300；
所述云台控制系统300接收所述无线信号，控制无人机云台的转动角度。
在其中一个实施例中，本发明的无人机云台转动方位控制系统，所述处理器103根据所述姿态信息计算智能显示设备在三维坐标系的X方向、Y方向和Z方向上的夹角，得到角度变化数据。
本实施例所述的角度变化数据可以包括但不限于俯仰角度变化数据、偏航角度变化数据和横滚角度变化数据等，用于后续步骤的对无人机云台的转动方位提供依据。
上述无人机云台转动控制系统，通过利用智能显示设备100内置的姿态传感器101获取智能显示设备100移动时产生的姿态信息；根据所述姿态信息获取所述智能显示设备100的角度变化数据；将所述角度变化数据转换为无线信号，并将所述无线信号发送至云台控制系统300；所述云台控制系统300接收所述无线信号，控制无人机云台的转动角度。通过上述技术方案，本发明的无人机云台转动控制系统，通过控制云台的转动角度来调整摄像机的拍摄画面，避免了传统的控制方法的摄像头被遮挡的状况，使得摄像机能够拍摄到全方位的空中图像，优化了智能显示设备对无人机的控制方法；而且，使用方便。
如图4所示，图4为本发明的另一个实施例的无人机云台转动控制系统的结构示意图，还可以包括：与所述处理器102连接的显示模块104；
所述通信模块103还用于接收搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄的图像；
所述处理器102还用于将所述图像进行转换并发送至显示模块；
所述显示模块104用于将所述图像显示给用户。
在本实施例中，通过利用智能显示设备中与所述处理器102连接的显示模块104用来显示搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄到的空中图像；其中，所述图像是处理器102通过无线方式接收的无人机控制系统发送的拍摄图像。在上述实施例中，通过利用智能显示设备100的显示模块104向用户显示搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄到的空中图像，给用户以沉浸式的体验。
在实际应用中，本发明的基于智能显示设备的无人机云台转动方位控制方法，无人机控制系统在接收到无线信号之后，由于需要通过驱动电机转动来控制无人机云台转动，因此，在无人机控制系统接收到无线信号之后，需要先对无线信号进行处理，这是由于无人机控制系统接收到的无线信号是航模信号，即，PPM(Pulse Position Modulation，脉位调制)信号，而能够控制云台电机转动的是PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号，这就需要将PPM信号转换为PWM信号，再利用PWM信号驱动电机转动，进而控制无人机云台转动，即是通过串口通信接口将所述角度变化数据转换为无线信号，并将所述无线信号发送至无人机控制系统，以控制无人机云台的转动。
在其中一个实施例中，本发明的无人机云台转动控制系统，所述云台控制系统200用于：
对所述无线信号进行解析，得到所述无线信号对应的角度变化数据；
根据所述角度变化数据驱动电机转动，控制无人机云台的转动角度。
在上述实施例中，云台控制系统接收到的无线信号就是PPM信号，而经过云台控制系统解析后得到的角度变化数据就可以理解为PWM信号，再利用该PWM信号驱动云台电机转动，来控制无人机云台的转动。
在其中一个实施例中，本发明的无人机云台转动控制系统，所述云台控制系统200还用于：
将无线信号转换为PPM信号；其中，所述无线信号包括由多路PWM信号转换而成的PPM信号；
将所述PPM信号拆分为多路PWM信号；
解调所述PWM信号得到智能显示设备的角度变化数据。
由于在之前描述智能显示设备一端的执行步骤中，为了驱动电机转动将PPM信号转换为PWM信号，而在本实施例中，在无人机云台接收到智能显示设备发送的无线信号之后，需要通过上述步骤将得到的无线信号进行解析，得到智能显示设备的角度变化数据，无人机控制系统根据得到的角度变化数据调整无人机云台的转动方位，以便控制搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄到符合要求的空中图像；而且，摄像设备在拍摄时也避免了拍摄到无人机脚架的情况。
上述控制无人机云台转动的智能显示设备和无人机云台转动控制系统，通过利用智能显示设备内置的姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息；根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据；将所述角度变化数据转换为无线信号，并将所述无线信号发送至云台控制系统；所述云台控制系统接收所述无线信号，控制无人机云台的转动。通过上述技术方案，本发明的无人机云台转动控制系统，通过控制无人机云台的转动实现了搭载于无人机云台上的摄像机能够拍摄到全方位的空中图像，避免了现有的摄像设备控制方法容易产生摄像头被遮挡的状况；而且，本发明的智能显示设备结构简单、使用方便，控制起来比较容易实现用户的需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于，包括：姿态传感器、处理器和通信模块；
所述姿态传感器和处理器连接，所述处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与无人机控制系统以无线方式进行通信；
所述姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；
所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；其中，所述角度变化数据包括俯仰角度变化数据、偏航角度变化数据和横滚角度变化数据；
所述通信模块将所述无线信号发送至无人机控制系统，控制无人机云台转动。
2.根据权利要求1所述的控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于，所述处理器用于：
根据所述姿态信息计算智能显示设备在三维坐标系的X方向、Y方向和Z方向上的夹角，得到角度变化数据。
3.根据权利要求1所述的控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于：所述通信模块通过2.4G的工作频率将所述无线信号发送至无人机控制系统。
4.根据权利要求1所述的控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于：
所述处理器通过串口通信接口将所述角度变化数据转换成PWM信号；
所述通信模块将多路PWM信号转换成PPM信号，再将所述PPM信号转换为无线信号发送至无人机控制系统。
5.根据权利要求1所述的控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于：
所述通信模块通过广播发送的方式将所述无线信号发送至无人机控制系统。
6.根据权利要求1所述的控制无人机云台转动的智能显示设备，其特征在于，还包括：与所述处理器连接的显示模块；
所述通信模块还用于接收搭载在无人机云台上的摄像设备拍摄的图像；
所述处理器还用于将所述图像进行转换并发送至显示模块；
所述显示模块用于将所述图像显示给用户。
7.一种无人机云台转动控制系统，其特征在于，包括控制无人机云台转动的智能显示设备和设于无人机上的云台控制系统；
所述智能显示设备包括姿态传感器、处理器和通信模块；
所述姿态传感器和处理器连接，所述处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与无人机控制系统以无线方式进行通信；
所述姿态传感器获取智能显示设备移动时产生的姿态信息，并发送至处理器；
所述处理器根据所述姿态信息获取所述智能显示设备的角度变化数据，并将所述角度变化数据转换为无线信号；
所述通信模块将所述无线信号发送至云台控制系统；
所述云台控制系统接收所述无线信号，控制无人机云台转动。
8.根据权利要求7所述的无人机云台转动控制系统，其特征在于，所述云台控制系统用于：
对所述无线信号进行解析，得到所述无线信号对应的角度变化数据；
根据所述角度变化数据驱动电机转动，控制无人机云台转动。
9.根据权利要求8所述的无人机云台转动控制系统，其特征在于，所述云台控制系统还用于：
将无线信号转换为PPM信号；其中，所述无线信号包括由多路PWM信号转换而成的PPM信号；
将所述PPM信号拆分为多路PWM信号；
解调所述PWM信号得到智能显示设备的角度变化数据。
10.根据权利要求7所述的无人机云台转动控制系统，其特征在于，所述处理器用于：
根据所述姿态信息计算智能显示设备在三维坐标系的X方向、Y方向和Z方向上的夹角，得到角度变化数据。
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