CN115643476A - 一种基于高速图传的紫外无人机吊舱及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高速图传的紫外无人机吊舱及其控制方法，包括吊舱外壳、紫外成像机芯、可见光摄像机芯、高速数字图传模块和主控模块，紫外成像机芯和可见光摄像机芯平行安装在吊舱外壳前端，吊舱外壳两侧安装有天线，紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块连接到主控模块，高速数字图传模块连接到天线，高速数字图传模块采用核心模块ML182‑PCBA。本发明通过ML182‑PCBA模块，杜绝模拟传输清晰度不够无上P数字传输因为双向链路确认与IP握手问题带来的不可控延时与命令缓存带来的图像传输滞后危险，实现10公里以上高清视频实时传输，支持720P、1080P、2K、4K（高频支持）图像实时传输。
Description
技术领域
本发明涉及紫外无人机吊舱技术领域，具体涉及一种基于高速图传的紫外无人机吊舱及其控制方法。
背景技术
随着无人机的快速发展，将无人飞行器运用于输电巡线系统，利用现代无人机的续航时间长、飞行距离远、智能作业完成好等特点，可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线，对架空线的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行全光谱的快速摄像和故障监测。基于无人机平台的输电智能巡线系统是集航空、输电、电力、光学、气象、遥测遥感、通信、地理信息、图像识别、指挥控制以及信息处理等技术于一体的复杂综合系统。涉及飞行控制技术、飞行稳定技术、无线电数据链路通讯技术、控制导航技术、机载遥测遥感技术、光学成像技术以及智能故障诊断等多种高技术领域。基于无人机输电巡线采集数据的专业分析，为电网管理和维护提供可靠的数据支持。
但是目前的紫外无人机吊舱通信技术仍存在着一定的缺陷，目前的无人机吊舱通常采用WIFI进行通信，当无人机快速移动的时候，WIFI通信会产生大的多普勒频移，信道会发生快速变化，这些变化会严重降低紫外无人机吊舱的通信性能，无法满足无人机输电线路紫外巡检的远距离要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于高速图传的紫外无人机吊舱及其控制方法，实现远距离巡检，实现在高速运动拍摄情况下的实时高清紫外视频图像传输。
本发明采取的技术方案为：一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，包括吊舱外壳、紫外成像机芯、可见光摄像机芯、高速数字图传模块和主控模块，紫外成像机芯和可见光摄像机芯平行安装在吊舱外壳前端，吊舱外壳两侧安装有天线，紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块连接到主控模块，高速数字图传模块连接到天线，高速数字图传模块采用核心模块ML182-PCBA。
优选的，上述一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，还包括安装在吊舱外壳内的电池组，电池组连接到主控模块，主控模块通过隔离电源端口连接到紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块。
优选的，上述高速数字图传模块连接到便携式终端。
优选的，上述吊舱外壳顶部设置有连接无人机的接口。
优选的，上述主控模块采用核心芯片Tegra X1。
一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，该方法为： 主控模块通过高速端口实时采集紫外成像机芯、可见光摄像机芯的视频图像，并通过IHS变换法对2组视频图像进行融合计算。
优选的，上述IHS变换法为：在IHS空间融合低空间分辨率的紫外图像和高空间分辨率的可见光图像，将紫外图像从RGB图像模型转换到IHS模型，并在IHS空间中将反应紫外图像空间分辨率I的分量与可见光图像进行融合处理，再将融合结果反变换回RGB空间，即可得到融合后空间分辨率被提高的紫外图像。
优选的，上述电池组通过接口给主控模块供电，主控模块采用智能供电技术，实时监测紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块工作负载大小，通过隔离电源供电电路，实时调节相应模块的工作电流和工作功率。
优选的，上述调节方法为：以电源的输出引脚进行测量和测量连接于电源输出的紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块的负载，当主控模块监测到负载电流发生变化时，电源控制芯片采用 PWM方式维持输出电压的恒定。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过ML182-PCBA的高速数字图传模块，杜绝了模拟传输清晰度不够无上P数字传输因为双向链路确认与IP握手问题带来的不可控延时与命令缓存带来的图像传输滞后危险，可实现10公里以上高清视频实时传输，并可以在有建筑物遮挡的环境中或高速移动中拍摄，支持 720P、1080P、 2K、4K（高频支持）图像实时传输；主控模块通过高速端口实时采集紫外成像机芯、可见光摄像机芯的视频图像，并通过IHS变换法对2组视频图像进行融合计算，传输经过融合计算后的图像可以避免分别传输可见光图像和紫外图像所占用的通信带宽，提高吊舱的图传速度，实现高速移动中的高速数据传输。
附图说明
图1为本发明的控制原理结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明的前视结构示意图；
图4为本发明的左视结构示意图；
图5为本发明的俯视结构示意图；
图6为本发明的IHS变换法流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-6所示，一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，包括吊舱外壳1、紫外成像机芯2、可见光摄像机芯3、高速数字图传模块和主控模块，紫外成像机芯2和可见光摄像机芯3平行安装在吊舱外壳1前端，吊舱外壳1两侧安装有天线4，紫外成像机芯2、可见光摄像机芯3和高速数字图传模块连接到主控模块，高速数字图传模块连接到天线4，高速数字图传模块采用核心模块ML182-PCBA。
高速数字图传模块采用核心模块ML182-PCBA进行设计，通过采用多个频段5.8G/1.4G/800Mhz，多种调制方式 OFDM/LTE/MIMO实现双向单工模式，视频传输下行通道与上行控制链路为两条独立的单向通道，杜绝了模拟传输清晰度不够无上P数字传输因为双向链路确认与IP握手问题带来的不可控延时与命令缓存带来的图像传输滞后危险，可实现10公里以上高清视频实时传输，并可以在有建筑物遮挡的环境中或高速移动中拍摄，支持720P、1080P、 2K、4K（高频支持）图像实时传输，高效率的创新型 H.264 压缩编码方式，集数字调制、音视频数字压缩于一体，高度集成的高清移动、非视距数字图像传输设备。
优选的，上述一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，还包括安装在吊舱外壳1内的电池组，电池组采用12V电池，电池组连接到主控模块，主控模块通过隔离电源端口连接到紫外成像机芯2、可见光摄像机芯3和高速数字图传模块。
优选的，上述高速数字图传模块连接到便携式终端。
优选的，上述吊舱外壳1顶部设置有连接无人机的接口。
优选的，上述主控模块采用核心芯片Tegra X1，主控模块采用核心芯片Tegra X1进行设计，通过多个端口同时连接紫外成像机芯、可见光摄像机芯进行高速采样和图像融合。
实施例2：一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，该方法为： 主控模块通过高速端口实时采集紫外成像机芯、可见光摄像机芯的视频图像，并通过IHS变换法对2组视频图像进行融合计算。
强度、色调、饱和度(IHS) 颜色模型适合于人的直觉的配色方法，其中强度表示光谱的整体亮度大小，对应于图像的空间分辨率，色调描述纯色的属性，决定与光谱的主波长，是光谱在质的方面的区别，饱和度表征光谱的主波长在强度中的比例，色调和饱和度代表图像的光谱分辨率。传统的 IHS 图像融合方法基本思想是将 IHS 空间中的低分辨率亮度成分I0用具有较高空间分辨率的灰度图像的亮度成分 I 所代替。
IHS空间图像融合方法利用IHS模型在表示彩色图像方面的优势，为了保留紫外图像光谱信息的同时增强其空间分辨率，可以在IHS空间融合低空间分辨率的紫外图像和高空间分辨率的可见光图像，将紫外图像从RGB图像模型转换到IHS模型，并在IHS空间中将反应紫外图像空间分辨率I的分量与可见光图像进行融合处理，再将融合结果反变换回RGB空间，即可得到融合后空间分辨率被提高的紫外图像。
传输经过融合计算后的图像可以避免分别传输可见光图像和紫外图像所占用的通信带宽，提高吊舱的图传速度，实现高速移动中的高速数据传输。
优选的，上述电池组通过接口给主控模块供电，主控模块采用智能供电技术，实时监测紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块工作负载大小，通过隔离电源供电电路，实时调节相应模块的工作电流和工作功率。
优选的，上述调节方法为：以电源的输出引脚进行测量和测量连接于电源输出的紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块的负载，当主控模块监测到负载电流发生变化时，电源控制芯片采用 PWM方式通过环路的控制，便会使驱动信号的占空比发生改变，从而维持输出电压的恒定。样调节的优点在于输出纹波电压小，频率特性好，线性度高，并且在负载功率较大的情况下有比较高的效率，而且主控模块到隔离电源供电电路都是数字形式的，再进行数模转换。可将噪声影响降到最低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，其特征在于：包括吊舱外壳（1）、紫外成像机芯（2）、可见光摄像机芯（3）、高速数字图传模块和主控模块，紫外成像机芯（2）和可见光摄像机芯（3）平行安装在吊舱外壳（1）前端，吊舱外壳（1）两侧安装有天线（4），紫外成像机芯（2）、可见光摄像机芯（3）和高速数字图传模块连接到主控模块，高速数字图传模块连接到天线（4），高速数字图传模块采用核心模块ML182-PCBA。
2.根据权利要求1所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，其特征在于：还包括安装在吊舱外壳（1）内的电池组，电池组连接到主控模块，主控模块通过隔离电源端口连接到紫外成像机芯（2）、可见光摄像机芯（3）和高速数字图传模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，其特征在于：高速数字图传模块连接到便携式终端。
4.根据权利要求1所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，其特征在于：吊舱外壳（1）顶部设置有连接无人机的接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱，其特征在于：主控模块采用核心芯片Tegra X1。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，其特征在于：该方法为：主控模块通过高速端口实时采集紫外成像机芯、可见光摄像机芯的视频图像，并通过IHS变换法对2组视频图像进行融合计算。
7.根据权利要求6所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，其特征在于：IHS变换法为：在IHS空间融合低空间分辨率的紫外图像和高空间分辨率的可见光图像，将紫外图像从RGB图像模型转换到IHS模型，并在IHS空间中将反应紫外图像空间分辨率I的分量与可见光图像进行融合处理，再将融合结果反变换回RGB空间，即可得到融合后空间分辨率被提高的紫外图像。
8.根据权利要求6所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，其特征在于：电池组通过接口给主控模块供电，主控模块采用智能供电技术，实时监测紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块工作负载大小，通过隔离电源供电电路，实时调节相应模块的工作电流和工作功率。
9.根据权利要求8所述的一种基于高速图传的紫外无人机吊舱的控制方法，其特征在于：调节方法为：以电源的输出引脚进行测量和测量连接于电源输出的紫外成像机芯、可见光摄像机芯和高速数字图传模块的负载，当主控模块监测到负载电流发生变化时，电源控制芯片采用 PWM方式维持输出电压的恒定。
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