CN115300917B - 基于微机控制的智能飞行驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微机控制的智能飞行驱动系统，包括：微机控制芯片，集成在设置于风筝头部的印刷电路板内且内置无线通信接口、运算核心器件、随机存储器、只读存储器以及有线通信接口；飞行检测机构，包括高度测量仪、风力测量仪、风向测量仪、经纬度检测设备、速度检测设备、环景录影设备和张力检测设备；动力供应设备，用于向风筝提供在当前躲避方向上的动力，所述当前躲避方向基于成像画面中最近树木成像区域的成像相对位置。通过本发明，能够在对风筝飞行控制器件微型化设计的基础上，引入最近树木智能躲避机制以及基于无线通信的禁飞区域报警机制和绳体断裂预警机制，从而在保证风筝小型化的同时为访问人员的操控提供便利。
Description
技术领域
本发明涉及计算机控制领域，尤其涉及一种基于微机控制的智能飞行驱动系统。
背景技术
随着电子化水平的不断提升，作为电子化系统中的核心部件：计算机控制器以及计算机控制器的扩大版和缩小版例如计算机群和微控芯片，成为提升电子化系统整体性能、完成各项细化控制机制的设计的关键部件。
微机，是计算机的微型版，又称作为微型计算机。微机的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。微机以其执行结果精确、处理速度快捷、性价比高、轻便小巧等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断更新、产品快速换代，从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频、视频等多种信息的强大多媒体工具。
包括微机控制的计算机控制普遍用于各个应用领域中，能够帮助现有器件提高控制水准和智能化水准，但是仍存在一些细化领域尚未完全使用计算机控制技术，或者使用的计算机控制技术机理较为粗糙、不够完善或者控制精度不足，导致控制效果和智能化程度仍存在提升空间，例如，各类风筝的放飞过程中，由于风筝本身较为轻弱，一般不会在增加包括计算机控制器件的电子设备去执行风筝的各类飞行控制，导致风筝的飞行存在较大程度的随机性，很容易被周围的树木缠绕，或者飞入飞行禁区，甚至绳体张力超限而断裂，为人们的使用带来了大量的随机性和不可控性。
CN114663724A公开了一种风筝挂线图像的智能识别方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，对输电线路沿线进行图像采集，基于采集到的图像分别生成训练集、验证集和测试集；步骤2，基于训练集、验证集和测试集实现风筝挂线识别模型，并利用所述模型识别风筝挂线，当识别到所述图像中的风筝挂线时进行风筝挂线标注。本发明算法结果准确，经过验证发现能够有效检出输电线路沿线的风筝挂线。
CN112023413A公开了一种用于控制风筝转向装置的控制设备，该控制设备包括：基部；沿基部向下延伸的控制杆支承件；安装成能够绕控制杆支承件移位的控制杆枢转点；在控制杆的相反端部区域与控制杆支承件上部的基部之间延伸的一对互连构件；用于使互连构件张紧以在控制杆上施加拉力的张紧机构；用于允许基部绕其水平轴线枢转的基部枢转点；用于允许基部绕其竖向轴线旋转的基部旋转件；用于在使用时操纵基部枢转点和基部旋转件以使控制设备与风筝和/或风筝连接线的位置取向对准的操纵器；以及用于在使用时将对互连构件的调节传递给风筝转向装置的通信器。
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发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于微机控制的智能飞行驱动系统，在对风筝飞行控制器件微型化设计的基础上，引入最近树木智能躲避机制以及基于无线通信的禁飞区域报警机制和绳体断裂预警机制，从而提升风筝飞行的可控性，在尽可能减少增加的风筝整体重量的同时方便放飞人员的操控。
根据本发明，提供了一种基于微机控制的智能飞行驱动系统，所述系统包括：
微机控制芯片，集成在设置于风筝头部的印刷电路板内且内置无线通信接口、运算核心器件、随机存储器、只读存储器以及有线通信接口，用于对连接的各个电子部件执行信号交互或者控制操作以及获取连接的各个电子部件的输出信号；
飞行检测机构，设置在所述印刷电路板内且包括高度测量仪、风力测量仪、风向测量仪、经纬度检测设备、速度检测设备、环景录影设备和张力检测设备，所述高度测量仪用于测量所述风筝的当前飞行高度，所述环景录影设备用于对所述风筝周围环境执行帧采集动作以获得当前录影画面，所述张力检测设备与拉拽所述风筝的绳体末端连接，用于检测所述绳体的实时张力；
所述微机控制芯片分别与所述高度测量仪、所述风力测量仪、所述风向测量仪、所述经纬度检测设备、所述速度检测设备、所述环景录影设备以及所述张力检测设备连接，用于在接收到的当前飞行高度超过设定高度限量时进入高功耗工作模式并使能所述环景录影设备，否则进入低功耗工作模式并禁用所述环景录影设备；
数据分析设备，用于辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据；
方向映射设备，与所述数据分析设备连接，用于基于所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向输出；
动力供应设备，用于在接收到当前躲避方向时，启动对所述风筝的动力驱动操作以向所述风筝提供在所述当前躲避方向上的动力；
其中，所述微机控制芯片在低功耗工作模式下仅对所述高度测量仪的输出信号进行反应。
由此可见，本发明具备以下三处显著的技术效果：第一处、采用内置无线通信接口、运算核心器件、随机存储器、只读存储器以及有线通信接口的微机控制芯片以及集成高度测量仪、风力测量仪、风向测量仪、经纬度检测设备、速度检测设备、环景录影设备和张力检测设备的飞行检测机构，同时控制各类电子器件的微型化，从而为风筝的飞行控制提供可靠、有效且尺寸较小的硬件基础；第二处、在风筝头部植入微机控制芯片以根据视觉画面中的最近树木位置确定风筝远离最近树木实体所需要的飞行方向，并为风筝提供短时助力以远离最近树木实体，从而有效避免风筝被最近树体缠绕；第三处、在无线通信的基础上，对风筝绳体执行张力数据检测并在风筝绳体转盘上集成张力超限的绳体断裂预警机构，以及对风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息执行是否处于禁飞区域的判断动作以及后续的禁飞区域报警动作，从而提升风筝控制的智能化水准。
通过本发明，能够在对风筝飞行控制器件微型化设计的基础上，引入最近树木智能躲避机制以及基于无线通信的禁飞区域报警机制和绳体断裂预警机制，从而在保证风筝小型化的同时为访问人员的操控提供便利。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明第一实施方案示出的基于微机控制的智能飞行驱动系统的内部结构示意图。
图2为根据本发明各个实施方案示出的基于微机控制的智能飞行驱动系统的微机控制芯片的内部结构示意图。
图3为根据本发明第二实施方案示出的基于微机控制的智能飞行驱动系统的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于微机控制的智能飞行驱动系统的实施方案进行详细说明。
为了克服上述不足，本发明提供一种基于微机控制的智能飞行驱动系统，能够有效解决相应的技术问题。
图1为根据本发明第一实施方案示出的基于微机控制的智能飞行驱动系统的内部结构示意图，所述系统包括：
微机控制芯片，如图2所示，集成在设置于风筝头部的印刷电路板内且内置无线通信接口、运算核心器件、随机存储器、只读存储器以及有线通信接口，用于对连接的各个电子部件执行信号交互或者控制操作以及获取连接的各个电子部件的输出信号；
如图2所示，在所述微机控制芯片内，所述运算核心器件分别与所述无线通信接口、所述随机存储器、所述只读存储器以及所述有线通信接口连接；
飞行检测机构，设置在所述印刷电路板内且包括高度测量仪、风力测量仪、风向测量仪、经纬度检测设备、速度检测设备、环景录影设备和张力检测设备，所述高度测量仪用于测量所述风筝的当前飞行高度，所述环景录影设备用于对所述风筝周围环境执行帧采集动作以获得当前录影画面，所述张力检测设备与拉拽所述风筝的绳体末端连接，用于检测所述绳体的实时张力；
所述微机控制芯片分别与所述高度测量仪、所述风力测量仪、所述风向测量仪、所述经纬度检测设备、所述速度检测设备、所述环景录影设备以及所述张力检测设备连接，用于在接收到的当前飞行高度超过设定高度限量时进入高功耗工作模式并使能所述环景录影设备，否则进入低功耗工作模式并禁用所述环景录影设备；
数据分析设备，用于辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据；
方向映射设备，与所述数据分析设备连接，用于基于所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向输出；
动力供应设备，用于在接收到当前躲避方向时，启动对所述风筝的动力驱动操作以向所述风筝提供在所述当前躲避方向上的动力；
其中，所述微机控制芯片在低功耗工作模式下仅对所述高度测量仪的输出信号进行反应。
接着，继续对本发明的基于微机控制的智能飞行驱动系统的具体结构进行进一步的说明。
图3为根据本发明第二实施方案示出的基于微机控制的智能飞行驱动系统的内部结构示意图，与本发明第一实施方案相比，所述基于微机控制的智能飞行驱动系统还可以包括：
状态报警设备，设置在盘绕所述绳体的转盘上，通过无线通信链路与所述微机控制芯片内置的无线通信接口连接，用于获取所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息以及获取所述绳体的实时张力；
其中，所述状态报警设备还用于在所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息处于禁飞区域时，执行相应的区域禁飞报警动作；
其中，所述状态报警设备还用于在所述绳体的实时张力大于等于预设张力阈值时，执行相应的绳体断裂预警动作；
其中，所述经纬度检测设备用于检测所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息，所述速度检测设备用于测量所述风筝的当前飞行速度。
在所述基于微机控制的智能飞行驱动系统中：
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，所述动力供应设备为喷气动力装置，用于在接收到当前躲避方向时，启动对所述风筝的动力驱动操作以向所述风筝提供在所述当前躲避方向上的动力。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，所述动力供应设备还用于在未接收到当前躲避方向时，暂停对所述风筝的动力驱动操作。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据包括：基于树体对应的灰度数值区间辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据还包括：针对每一个树体成像区域，将构成其的各个像素点分别对应的各个景深数值中的中间值作为其的景深数值；
其中，辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据还包括：所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据为所述树体成像区域中每一个像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，基于所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向输出包括：基于所述树体成像区域的中心位置的像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向；
其中，基于所述树体成像区域的中心位置的像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向包括：所述当前躲避方向为远离所述树体成像区域的中心位置的像素点的方向。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，所述微机控制芯片在高功耗工作模式下对所有连接的电子部件的输出信号进行反应。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，所述风力测量仪用于测量所述风筝所在环境的实时风力，所述风速测量仪用于测量所述风筝所在环境的实时风速。
在本发明各个实施方案的基于微机控制的智能飞行驱动系统中，集成在设置于风筝头部的印刷电路板内，用于对连接的各个电子部件执行信号交互或者控制操作包括：所述印刷电路板的板体面积小于等于预设板体面积。
另外，在所述基于微机控制的智能飞行驱动系统中，所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据为所述树体成像区域中每一个像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值包括：所述当前录影画面中的水平坐标系以所述当前录影画面中左下角的像素点为原点、以最底部的像素行为正向X轴以及以最左侧的像素列为正向Y轴。
采用本发明的基于微机控制的智能飞行驱动系统，针对现有技术中风筝放飞控制难度高且风筝电子化和小型化相互矛盾的技术问题，能够在对风筝飞行控制器件微型化设计的基础上，引入最近树木智能躲避机制以及基于无线通信的禁飞区域报警机制和绳体断裂预警机制，从而在保证风筝小型化的同时为访问人员的操控提供便利。
已经结合实施方案对本发明的各种特征进行了详细地描述。但是应当明白，这些特定的描述仅是例举，在所附权利要求书的范围内，可以对本发明作出最充分的解释。
Claims (7)
1.一种基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于，所述系统包括：
微机控制芯片，集成在设置于风筝头部的印刷电路板内且内置无线通信接口、运算核心器件、随机存储器、只读存储器以及有线通信接口，用于对连接的各个电子部件执行信号交互或者控制操作以及获取连接的各个电子部件的输出信号；
飞行检测机构，设置在所述印刷电路板内且包括高度测量仪、风力测量仪、风向测量仪、经纬度检测设备、速度检测设备、环景录影设备和张力检测设备，所述高度测量仪用于测量所述风筝的当前飞行高度，所述环景录影设备用于对所述风筝周围环境执行帧采集动作以获得当前录影画面，所述张力检测设备与拉拽所述风筝的绳体末端连接，用于检测所述绳体的实时张力；
所述微机控制芯片分别与所述高度测量仪、所述风力测量仪、所述风向测量仪、所述经纬度检测设备、所述速度检测设备、所述环景录影设备以及所述张力检测设备连接，用于在接收到的当前飞行高度超过设定高度限量时进入高功耗工作模式并使能所述环景录影设备，否则进入低功耗工作模式并禁用所述环景录影设备；
数据分析设备，用于辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据；
方向映射设备，与所述数据分析设备连接，用于基于所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向输出；
动力供应设备，用于在接收到当前躲避方向时，启动对所述风筝的动力驱动操作以向所述风筝提供在所述当前躲避方向上的动力；
其中，所述微机控制芯片在低功耗工作模式下仅对所述高度测量仪的输出信号进行反应；
其中，辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域，并在存在某一树体成像区域的景深数值浅于等于设定景深限量时，将所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据包括：基于树体对应的灰度数值区间辨识接收到的当前录影画面中的各个树体成像区域；
其中，针对每一个树体成像区域，将构成其的各个像素点分别对应的各个景深数值中的中间值作为其的景深数值；
其中，所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据为所述树体成像区域中每一个像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值；
其中，基于所述树体成像区域在所述当前录影画面中的相对位置数据确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向输出包括：基于所述树体成像区域的中心位置的像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向；
其中，基于所述树体成像区域的中心位置的像素点在所述当前录影画面中的水平坐标值和垂直坐标值确定远离所述树体成像区域对应的实体树木的风筝飞行方向以作为当前躲避方向包括：所述当前躲避方向为远离所述树体成像区域的中心位置的像素点的方向。
2.如权利要求1所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于，所述系统包括：
状态报警设备，设置在盘绕所述绳体的转盘上，通过无线通信链路与所述微机控制芯片内置的无线通信接口连接，用于获取所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息以及获取所述绳体的实时张力；
其中，所述状态报警设备还用于在所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息处于禁飞区域时，执行相应的区域禁飞报警动作；
其中，所述状态报警设备还用于在所述绳体的实时张力大于等于预设张力阈值时，执行相应的绳体断裂预警动作；
其中，所述经纬度检测设备用于检测所述风筝当前所在位置的经度信息和纬度信息，所述速度检测设备用于测量所述风筝的当前飞行速度。
3.如权利要求1-2任一所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于：
所述动力供应设备为喷气动力装置，用于在接收到当前躲避方向时，启动对所述风筝的动力驱动操作以向所述风筝提供在所述当前躲避方向上的动力。
4.如权利要求1-2任一所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于：
所述动力供应设备还用于在未接收到当前躲避方向时，暂停对所述风筝的动力驱动操作。
5.如权利要求1-2任一所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于：
所述微机控制芯片在高功耗工作模式下对所有连接的电子部件的输出信号进行反应。
6.如权利要求1-2任一所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于：
所述风力测量仪用于测量所述风筝所在环境的实时风力，风速测量仪用于测量所述风筝所在环境的实时风速。
7.如权利要求1-2任一所述的基于微机控制的智能飞行驱动系统，其特征在于：
集成在设置于风筝头部的印刷电路板内，用于对连接的各个电子部件执行信号交互或者控制操作包括：所述印刷电路板的板体面积小于等于预设板体面积。
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2022
- 2022-08-10 CN CN202210955560.7A patent/CN115300917B/zh active Active
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