CN114199076A - 基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，包括用于根据获取的目标图像进行方位调整的执行单元，所述执行单元包括方位电机、俯仰电机和U型架，其中，所述方位电机与无人机固定连接；所述方位电机的转子与U型架的底部外侧连接；所述俯仰电机的定子与U型架的一外侧壁连接；所述U型架的空腔内安装有挂载装具；本发明具有的特点有光电稳瞄系统具有俯仰和方位两个运动自由度，能隔离无人机飞行姿态变化对目标瞄准带来的影响，能通过数据链进行远程操作，降低人员风险。

Description

基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统。
背景技术
无人机在信息化战争中使用越来越频繁，其中表现出挂载装具的多功能能力，隐蔽性强和反恐防暴能力备受重视。无人机稳定瞄准成为了无人机挂载武器等物品的关键技术，因此诞生了各种样式的稳瞄系统来满足现有需求。
现有的无人机稳瞄系统，只采用多旋翼无人机悬停瞄准和手动瞄准的功能。无人机瞄准精度取决于无人机飞行振动足够小以及手动瞄准中的校靶方式；而无人机在飞行中机身带给载具的振动不可避免，同时手动瞄准的校靶对于在实际环境应用中移动目标的瞄准效果表现不好。由此可见，现有的稳瞄模式导致无人机的工作效率低下，所以提高无人机稳瞄系统自身的隔离度和稳定跟踪的能力成为一种必然趋势。
发明内容
本发明提供的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，解决了现有技术中存在的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，包括用于根据获取的目标图像进行方位调整的执行单元，所述执行单元包括方位电机、俯仰电机和U型架，其中，所述方位电机与无人机固定连接；所述方位电机的转子与U型架的底部外侧连接；所述俯仰电机的定子与U型架的一外侧壁连接；所述U型架的空腔内安装有挂载装具。
优选地，所述方位电机的定子上安装有用于采集方位方向转动角度的方位旋变。
优选地，所述俯仰电机的定子上安装有用于采集俯仰方向转动角度的俯仰旋变。
优选地，所述U型架的两个内侧壁上分别安装有第一夹具法兰盘和第二夹紧法兰盘，其中，所述第二夹紧法兰盘安装在俯仰电机的转子上。
优选地，所述挂载装具安装在第一夹具法兰盘和第二夹紧法兰盘之间。
优选地，该稳瞄系统还包括天空端、地面端和手柄，其中，所述天空端、地面端和手柄之间通过数据链单元连接，所述天空端、地面端和手柄均与执行单元连接。
优选地，所述天空端包括定焦相机、跟踪板和伺服板，其中，定焦相机用于采集目标图像，并将采集到的目标图像传输至跟踪板；所述跟踪板用于将接收到的图像信号转换为角度信号；并将转换得到的角度信号传输至伺服板；所述伺服板用于根据接收到的角度信号控制驱动执行单元；
所述跟踪板用于将接收到的图像信号添加OSD字符，之后经过数据链单元传输至地面端；
所述伺服板通过数据链单元与手柄的控制指令信号输出端连接。
优选地，所述数据链单元包括数据链TX、数据链RX、天空端CAN转TTL模块和地面端CAN转TTL模块，其中，所述手柄的控制指令信号输出端依次经过地面端CAN转TTL模块、数据链RX、数据链TX和伺服板与执行单元连接。
优选地，所述地面端依次经过数据链RX和数据链TX与跟踪板连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，能够对运动目标进行稳定跟踪，其具有的特点有光电稳瞄系统具有俯仰和方位两个运动自由度，能隔离无人机飞行姿态变化对目标瞄准带来的影响，能通过数据链进行远程操作，降低人员风险。
具体地：
本发明解决无人机挂载装具稳定瞄准问题，并对典型目标的有效作用距离可达到1km；
本发明通过无人机图传数据链，数据和图像的传输带宽高，时延小；
本发明通过俯仰旋变和方位旋变将挂载装具的角度反馈到伺服板，可以隔离无人机飞行振动对挂载装具的瞄准影响。
附图说明
图1是本发明的机械结构图；
图2是本发明的系统连接图；
图3是本发明的软件示意图；
图中，1、方位电机2、U型架3、俯仰电机4、俯仰旋变5、方位旋变6、挂载连接孔7、夹具法兰盘8、夹具固定孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，包括用于根据获取的目标图像进行方位调整的执行单元，所述执行单元包括方位电机1、U型架2、俯仰电机3、俯仰旋变4、方位旋变5、M5挂载连接孔6、第一夹具法兰盘7和第二夹具法兰盘8，其中，所述方位电机1通过四个M5挂载连接孔6与无人机固定；所述U型架2与方位电机1的转子之间采用螺丝连接；俯仰旋变4安装在俯仰电机3的定子上，用于采集俯仰方向上的转动角度。
方位旋变5安装在方位电机1的定子上用于采集方位方向上的转动角度。
所述U型架2与俯仰电机3的定子采用螺丝连接。
所述第二夹具法兰盘8固定在俯仰电机3的转子上。
所述第一夹具法兰盘7通过轴承安装在U型架2上。
所述第一夹具法兰盘7和第二夹具法兰盘8分别固定在U型架2的两个内侧壁上。
所述俯仰电机3安装在U型架2的外侧壁上，且与第二夹具法兰盘8置于一侧。
所述方位电机1固定在U型架2的底部外侧。
所述第一夹具法兰盘7和第二夹具法兰盘8之间安装有挂载装具，所述挂载装具上安装有挂载物；所述挂载物上安装有图像采集单元。
所述图像采集单元为定焦相机。
对于不同的挂载装具，需据法兰盘的螺丝孔位来设计不同的夹具，同时在装配和使用的过程中必须保证所有的紧固件牢固可靠。
图2中所示是本发明的系统连接图，其中，光电稳瞄系统是由无人机上挂载的天空端和地面端组成；天空端和地面端均由6s锂电池进行24V供电。
所述天空端包括定焦相机、跟踪板和伺服板，其中，定焦相机用于采集目标图像，并将采集到的目标图像传输至跟踪板；所述跟踪板用于将接收到的图像信号转换为角度信号；并将转换得到的角度信号传输至伺服板；所述伺服板用于根据接收到的角度信号控制驱动方位电机和俯仰电机。
所述跟踪板用于将接收到的图像信息添加OSD字符，之后传输至数据链TX，所述数据链TX的图像输出端与地面端通信连接。
所述数据链TX的控制指令信号输出端经过天空端CAN转TTL模块与伺服板的控制指令连接。
所述数据链TX的控制指令信号输入端与手柄的控制指令信号输出端连接。
所述地面端包括PC机，其中，PC机的图像输入端经过数据链RX与天空端连接。
所述手柄的控制指令信号输出端依次经过地面端CAN转TTL模块和数据链RX连接天空端的控制指令信号输入端。
手柄通过地面端的串口来传输控制指令；将PC机用网线接入到地面端的网络接口，在PC机上使用网络播放器打开天空端发送的图像。
本结构采用CAN转TTL的数据转换方法，使手柄的CAN控制指令从地面端发送到天空端的伺服板上不需要进行额外通讯协议转换，使得地面端操纵只需要一个手柄来操纵。
图3中所示是本发明的软件示意图，其中，图像跟踪器软件由目标检测和目标跟踪两个核心算法组成；伺服软件由电机控制算法组成。
图像跟踪算法的工作原理是:
图像信号经过定焦相机，通过USB接口输出图像信号到跟踪板上，图像的分辨率及帧率为1280*720@60fps，图像信号经跟踪板的目标检测和目标跟踪算法处理后输出所识别目标的角偏差信号提供给伺服板。
伺服控制算法的工作原理是:
天空端的伺服板能够接收地面端发送的控制指令，并向其返回稳瞄系统的状态信息；陀螺和俯仰方位旋变完成稳瞄系统相对于惯性空间的角速度采样和角位置采样；根据控制指令运行相应的控制算法，具体控制算法采用速度环和位置环闭环控制，主要用来进行电机的速度和位置控制，控制器采用传统的PI D控制器，通过PWM信号控制俯仰方位电机转动，实现电机转动的速度和位置精度高和响应快。

Claims (9)

1.基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，包括用于根据获取的目标图像进行方位调整的执行单元，所述执行单元包括方位电机(1)、俯仰电机(3)和U型架(2)，其中，所述方位电机(1)与无人机固定连接；所述方位电机(1)的转子与U型架(2)的底部外侧连接；所述俯仰电机(3)的定子与U型架(2)的一外侧壁连接；所述U型架(2)的空腔内安装有挂载装具。
2.根据权利要求1所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述方位电机(1)的定子上安装有用于采集方位方向转动角度的方位旋变(5)。
3.根据权利要求1所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述俯仰电机(3)的定子上安装有用于采集俯仰方向转动角度的俯仰旋变(4)。
4.根据权利要求1所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述U型架(2)的两个内侧壁上分别安装有第一夹具法兰盘(7)和第二夹紧法兰盘(8)，其中，所述第二夹紧法兰盘(8)安装在俯仰电机(3)的转子上。
5.根据权利要求4所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述挂载装具安装在第一夹具法兰盘(7)和第二夹紧法兰盘(8)之间。
6.根据权利要求1所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，该稳瞄系统还包括天空端、地面端和手柄，其中，所述天空端、地面端和手柄之间通过数据链单元连接，所述天空端、地面端和手柄均与执行单元连接。
7.根据权利要求6所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述天空端包括定焦相机、跟踪板和伺服板，其中，定焦相机用于采集目标图像，并将采集到的目标图像传输至跟踪板；所述跟踪板用于将接收到的图像信号转换为角度信号；并将转换得到的角度信号传输至伺服板；所述伺服板用于根据接收到的角度信号控制驱动执行单元；
所述跟踪板用于将接收到的图像信号添加OSD字符，之后经过数据链单元传输至地面端；
所述伺服板通过数据链单元与手柄的控制指令信号输出端连接。
8.根据权利要求7所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述数据链单元包括数据链TX、数据链RX、天空端CAN转TTL模块和地面端CAN转TTL模块，其中，所述手柄的控制指令信号输出端依次经过地面端CAN转TTL模块、数据链RX、数据链TX和伺服板与执行单元连接。
9.根据权利要求8所述的基于目标检测跟踪的无人机光电稳瞄系统，其特征在于，所述地面端依次经过数据链RX和数据链TX与跟踪板连接。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766826A (en) * 1971-02-26 1973-10-23 Bofors Ab Device for achieving aim-off for a firearm
US6072571A (en) * 1996-04-22 2000-06-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Computer controlled optical tracking system
CN104296598A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 贵州贵航飞机设计研究所 一种无人机载光电稳瞄系统抗烟雾稳定跟踪照射目标的方法
CN105573343A (zh) * 2016-02-22 2016-05-11 铱格斯曼航空科技集团有限公司 一种无人机抓捕系统
CN107885230A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 北京理工大学 带有激光制导武器的无人直升机控制系统及其控制方法
CN111638729A (zh) * 2019-12-30 2020-09-08 陕西长岭电子科技有限责任公司 用于舰载精密跟踪雷达的转台伺服系统
CN111649741A (zh) * 2020-06-03 2020-09-11 江苏和正特种装备有限公司 一种基于光电转塔的光电探测系统及其稳像、搜索方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766826A (en) * 1971-02-26 1973-10-23 Bofors Ab Device for achieving aim-off for a firearm
US6072571A (en) * 1996-04-22 2000-06-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Computer controlled optical tracking system
CN104296598A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 贵州贵航飞机设计研究所 一种无人机载光电稳瞄系统抗烟雾稳定跟踪照射目标的方法
CN105573343A (zh) * 2016-02-22 2016-05-11 铱格斯曼航空科技集团有限公司 一种无人机抓捕系统
CN107885230A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 北京理工大学 带有激光制导武器的无人直升机控制系统及其控制方法
CN111638729A (zh) * 2019-12-30 2020-09-08 陕西长岭电子科技有限责任公司 用于舰载精密跟踪雷达的转台伺服系统
CN111649741A (zh) * 2020-06-03 2020-09-11 江苏和正特种装备有限公司 一种基于光电转塔的光电探测系统及其稳像、搜索方法

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