CN109032183A - 一种基于瞳孔定位的无人机操控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，包括定位头盔、驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置及控制电路，定位头盔侧表面设承载腔，驱动电源和控制电路位于承载腔内，且控制系统分别与驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置电气连接，操作键嵌于定位头盔侧表面外侧，显示器通过至少两条导向杆与定位头盔侧表面连接，显示器位于定位头盔前方，眼动追踪装置嵌于显示器侧表面。其使用方法包括设备装配，人员配置及飞行操控等三个步骤。本发明一方面可有效的提高对无人机飞行操控作业的灵活性及可靠性，另一方面在提高操控作业灵活性和便捷性的同时，有效提高无人机飞行操控作业时操控人员的工作灵活性并降低操控劳动强度。

Description

一种基于瞳孔定位的无人机操控装置及方法

技术领域

本发明涉一种基于瞳孔定位的无人机操控装置及方法，属无人机技术领域。

背景技术

当前无人机设备在工农业生产、商务活动、日常生活及军事活动等领域中均有着极为广泛的应用，但在无人机设备实际使用中发现，当前无人机设备在进行操控作业时，主要是通过各类不同结构及类型的遥控器对无人机设备进行远程操控及数据传输作业，虽然基本上可以满足使用的需要，但随着当前无人机设备在运行及操控时的功能越来越多，对操控精度要求越来越严，因此需要操作人员进行大量的操作，从而导致当前的无人机操作人员的劳动强度相对较大，操控作业的灵活性和便捷性相对不足，易发生误操作或操作延误等现象，从而严重影响了无人机设备运行的稳定性和可靠性，因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的无人机操控设备及与之配套的操控方法，以满足实际煤炭开采施工作业的需要。

发明内容

为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种基于瞳孔定位的无人机操控装置及方法。

为了实现上面提到的效果，提出了一种基于瞳孔定位的无人机操控装置及方法，其包括以下步骤：

一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，包括定位头盔、驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置及控制电路，定位头盔侧表面设承载腔，驱动电源和控制电路位于承载腔内，且控制系统分别与驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置电气连接，操作键若干，嵌于定位头盔侧表面外侧，显示器通过至少两条导向杆与定位头盔侧表面连接，导向杆以定位头盔水平中线对称分布，并与定位头盔水平中线呈0°—90°夹角，导向杆末端通过转台机构与定位头盔侧表面铰接，前端面与通过转台机构与显示器侧表面相互铰接，显示器位于定位头盔前方，且显示器与定位头盔间间距为0—30厘米，且显示器光轴与定位头盔水平中线呈0°—90°夹角，眼动追踪装置嵌于显示器侧表面，且眼动追踪装置光轴与显示器光轴相交并呈15°—60°夹角。

进一步的，所述的显示器光轴与定位头盔水平中线夹角为呈0°时，显示器光轴与定位头盔水平中线分布在同一直线方向上。

进一步的，所述的眼动追踪装置光轴与显示器光轴交点位于定位头盔的使用者眼球中心点位置。

进一步的，所述的显示器侧表面与定位头盔外表面间通过柔性防护罩相互连接。

进一步的，所述的导向杆为至少两级伸缩杆结构。

进一步的，所述的动追踪装置与显示器侧表面间通过转台机构铰接。

进一步的，所述的控制电路为基于FPGA芯片、DSP芯片为基础的数字处理电路系统，且所述的控制电路另设至少一个WIFI无线数据通讯模块、至少一个Zigbee无线数据通讯模块及至少一个RFID射频无线通讯模块，且各WIFI无线数据通讯模块、Zigbee无线数据通讯模块及RFID射频无线通讯模块间相互并联。

一种基于瞳孔定位的无人机操控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，收线将控制电路与待操控无人机设备间建立无线数据通讯连接，一方面实现待操控无人机与控制电路间建立远程无线遥控连接，另一方面将待操控无人机的视频监控系统与控制电路间建立数据通讯连接，从而完成设备调控作业；

第二步，人员配置，完成第一步作业后，收线由无人机操控人员佩戴定位头盔，并对定位头盔进行定位，然后通过导向杆调整显示器的工作位置，并使显示器光轴与使用者瞳孔中心点保持一致，最后调整眼动追踪装置的工作位置，使得眼动追踪装置光轴与显示器光轴相交，且交点我i鳄鱼使用者瞳孔中点位置，即可完成人员与设备间的配备；

第三步，飞行操控，完成第二步后，由无人机操控人员通过操作键启动控制电路，并同时启动无人机的飞行控制系统，然后通过无人机的视频监控设备获取当前无人机设备周边环境的视频信息，同时由无人机飞行控制系统检测当期无人机飞行速度、高度等飞行参数信息，然后将视频信息和飞行参数信息一同发送至控制电路中，并有控制电路处理后在显示器中同时对视频信息和飞行参数信息进行显示，最后由无人机操控人员对显示器显示内容进行直接观看，并在观看过程中，由眼动追踪装置对无人机操控人员观看显示器眼部的瞳孔运动位置进行监控，并将瞳孔运动状态通过控制电路编译后作为无人机飞行状态控制信号发送到无人机的飞行控制系统中，实现对无人机飞行状态进行调整。

本发明系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强、操控作业简单方便，一方面可有效的提高对无人机飞行操控作业的灵活性及可靠性，另一方面可有效简化无人机飞行操控设备结构，在提高操控作业灵活性和便捷性的同时，有效提高无人机飞行操控作业时操控人员的工作灵活性并降低操控劳动强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，包括定位头盔1、驱动电源2、显示器3、操作键4、眼动追踪装置5及控制电路6，定位头盔1侧表面设承载腔7，驱动电源2和控制电路6位于承载腔7内，且控制系统6分别与驱动电源2、显示器3、操作键4、眼动追踪装置5电气连接，操作键4若干，嵌于定位头盔1侧表面外侧，显示器3通过至少两条导向杆8与定位头盔1侧表面连接，导向杆8以定位头盔1水平中线对称分布，并与定位头盔1水平中线呈0°—90°夹角，导向杆8末端通过转台机构9与定位头盔1侧表面铰接，前端面与通过转台机构9与显示器3侧表面相互铰接，显示器3位于定位头盔1前方，且显示器3与定位头盔2间间距为0—30厘米，且显示器3光轴与定位头盔2水平中线呈0°—90°夹角，眼动追踪装置5嵌于显示器3侧表面，且眼动追踪装置3光轴与显示器3光轴相交并呈15°—60°夹角。

本实施例中，所述的显示器3光轴与定位头盔2水平中线夹角为呈0°时，显示器3光轴与定位头盔2水平中线分布在同一直线方向上。

本实施例中，所述的眼动追踪装置5光轴与显示器3光轴交点位于定位头盔2的使用者眼球中心点位置。

本实施例中，所述的显示器3侧表面与定位头盔2外表面间通过柔性防护罩10相互连接。

本实施例中，所述的导向杆8为至少两级伸缩杆结构。

本实施例中，所述的动追踪装置5与显示器3侧表面间通过转台机构9铰接。

本实施例中，所述的控制电路6为基于FPGA芯片、DSP芯片为基础的数字处理电路系统，且所述的控制电路另设至少一个WIFI无线数据通讯模块、至少一个Zigbee无线数据通讯模块及至少一个RFID射频无线通讯模块，且各WIFI无线数据通讯模块、Zigbee无线数据通讯模块及RFID射频无线通讯模块间相互并联。

如图2所示，一种基于瞳孔定位的无人机操控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，收线将控制电路与待操控无人机设备间建立无线数据通讯连接，一方面实现待操控无人机与控制电路间建立远程无线遥控连接，另一方面将待操控无人机的视频监控系统与控制电路间建立数据通讯连接，从而完成设备调控作业；

第二步，人员配置，完成第一步作业后，收线由无人机操控人员佩戴定位头盔，并对定位头盔进行定位，然后通过导向杆调整显示器的工作位置，并使显示器光轴与使用者瞳孔中心点保持一致，最后调整眼动追踪装置的工作位置，使得眼动追踪装置光轴与显示器光轴相交，且交点我i鳄鱼使用者瞳孔中点位置，即可完成人员与设备间的配备；

第三步，飞行操控，完成第二步后，由无人机操控人员通过操作键启动控制电路，并同时启动无人机的飞行控制系统，然后通过无人机的视频监控设备获取当前无人机设备周边环境的视频信息，同时由无人机飞行控制系统检测当期无人机飞行速度、高度等飞行参数信息，然后将视频信息和飞行参数信息一同发送至控制电路中，并有控制电路处理后在显示器中同时对视频信息和飞行参数信息进行显示，最后由无人机操控人员对显示器显示内容进行直接观看，并在观看过程中，由眼动追踪装置对无人机操控人员观看显示器眼部的瞳孔运动位置进行监控，并将瞳孔运动状态通过控制电路编译后作为无人机飞行状态控制信号发送到无人机的飞行控制系统中，实现对无人机飞行状态进行调整。

本发明系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强、操控作业简单方便，一方面可有效的提高对无人机飞行操控作业的灵活性及可靠性，另一方面可有效简化无人机飞行操控设备结构，在提高操控作业灵活性和便捷性的同时，有效提高无人机飞行操控作业时操控人员的工作灵活性并降低操控劳动强度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的基于瞳孔定位的无人机操控装置包括定位头盔、驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置及控制电路，所述的定位头盔侧表面设承载腔，所述的驱动电源和控制电路位于承载腔内，且所述的控制系统分别与驱动电源、显示器、操作键、眼动追踪装置电气连接，所述的操作键若干，嵌于定位头盔侧表面外侧，所述的显示器通过至少两条导向杆与定位头盔侧表面连接，所述的导向杆以定位头盔水平中线对称分布，并与定位头盔水平中线呈0°—90°夹角，所述的导向杆末端通过转台机构与定位头盔侧表面铰接，前端面与通过转台机构与显示器侧表面相互铰接，所述的显示器位于定位头盔前方，且显示器与定位头盔间间距为0—30厘米，且显示器光轴与定位头盔水平中线呈0°—90°夹角，所述的眼动追踪装置嵌于显示器侧表面，且所述的眼动追踪装置光轴与显示器光轴相交并呈15°—60°夹角。

2.根据权利要求1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的显示器光轴与定位头盔水平中线夹角为呈0°时，显示器光轴与定位头盔水平中线分布在同一直线方向上。

3.根据权利要求2所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的眼动追踪装置光轴与显示器光轴交点位于定位头盔的使用者眼球中心点位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的显示器侧表面与定位头盔外表面间通过柔性防护罩相互连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的导向杆为至少两级伸缩杆结构。

6.根据权利要求1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的动追踪装置与显示器侧表面间通过转台机构铰接。

7.根据权利要求1所述的一种基于瞳孔定位的无人机操控装置，其特征在于：所述的控制电路为基于FPGA芯片、DSP芯片为基础的数字处理电路系统，且所述的控制电路另设至少一个WIFI无线数据通讯模块、至少一个Zigbee无线数据通讯模块及至少一个RFID射频无线通讯模块，且各WIFI无线数据通讯模块、Zigbee无线数据通讯模块及RFID射频无线通讯模块间相互并联。

8.一种基于瞳孔定位的无人机操控装置的使用方法，其特征在于：所述的基于瞳孔定位的无人机操控装置的使用方法包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，收线将控制电路与待操控无人机设备间建立无线数据通讯连接，一方面实现待操控无人机与控制电路间建立远程无线遥控连接，另一方面将待操控无人机的视频监控系统与控制电路间建立数据通讯连接，从而完成设备调控作业；

第二步，人员配置，完成第一步作业后，收线由无人机操控人员佩戴定位头盔，并对定位头盔进行定位，然后通过导向杆调整显示器的工作位置，并使显示器光轴与使用者瞳孔中心点保持一致，最后调整眼动追踪装置的工作位置，使得眼动追踪装置光轴与显示器光轴相交，且交点我i鳄鱼使用者瞳孔中点位置，即可完成人员与设备间的配备；

第三步，飞行操控，完成第二步后，由无人机操控人员通过操作键启动控制电路，并同时启动无人机的飞行控制系统，然后通过无人机的视频监控设备获取当前无人机设备周边环境的视频信息，同时由无人机飞行控制系统检测当期无人机飞行速度、高度等飞行参数信息，然后将视频信息和飞行参数信息一同发送至控制电路中，并有控制电路处理后在显示器中同时对视频信息和飞行参数信息进行显示，最后由无人机操控人员对显示器显示内容进行直接观看，并在观看过程中，由眼动追踪装置对无人机操控人员观看显示器眼部的瞳孔运动位置进行监控，并将瞳孔运动状态通过控制电路编译后作为无人机飞行状态控制信号发送到无人机的飞行控制系统中，实现对无人机飞行状态进行调整。