CN202974276U - 一种空间可移动视觉传感器阵列系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空间可移动视觉传感器阵列系统，它由多个视觉传感器节点、若干个第一级地面站和一个第二级地面站组成；视觉传感器节点主要包括飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台、无线网卡和微小型旋翼无人机机体；第一级地面站和第二级地面站均为计算机。本实用新型突破对多微小型旋翼无人机获得的图像信息进行实时融合，提高了航拍的效果、效率，能够实现大视场视觉覆盖，能应用于需要对特定区域做高效、高质量航拍与即时图像显示的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种视觉传感器阵列系统，特别地，涉及一种基于多微小型旋翼无人机的空间可移动视觉传感器阵列系统。
背景技术
当今基于微小型旋翼无人机视觉系统的需求已经不再只是局限于单一视角的图像采集与处理，对于微小型旋翼无人机航拍的效果和效率都提出了更高的要求。针对这种情况，需要设计基于多微小型无人机的新型视觉系统。
微小型旋翼无人机具有自主飞行、自主降落、自主规划航迹的能力。
传统微小型旋翼无人机视觉系统特点如下：
1、一架微小型旋翼无人机执行图像采集任务，微小型旋翼无人机搭载1个摄像头；
2、采集视场较大的区域获取完整图像的方法是增加微小型旋翼无人机飞行高度，牺牲图像分辨率；
3、地图测绘的方法是1架微小型旋翼无人机搭载1个摄像头，采用图像逐行扫描的方式获得指定区域地图信息，对微小型旋翼无人机飞行时间与航向精度都有很高的要求。
基于1架微小型旋翼无人机搭载1个摄像头的视觉系统，不具有在保证图像分辨率的前提下获取较大视场图像的能力，不能并行地对目标区域进行视频采集实现地图测绘。
从目前的技术来看，基于无人机的视觉系统的研究更多的处于实验阶段，真正实际应用的较少。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种空间可移动视觉传感器阵列系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种空间可移动视觉传感器阵列系统，它由多个视觉传感器节点、若干个第一级地面站和一个第二级地面站组成；三个视觉传感器节点组成一个组，与一个第一级地面站间通信采用无线方式通信，所有第一级地面站与第二级地面站采用有线以太网通信；其中，所述视觉传感器节点主要包括飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台、无线网卡和微小型旋翼无人机机体；所述飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均固定在微小型旋翼无人机机体上，飞行控制模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均与飞行管理模块相连；视觉传感器节点通过数字传输电台发送飞行状态信息给第一级地面站，从第一级地面站接收指令；通过无线网卡发送图像数据到第一级地面站；所述第一级地面站和第二级地面站均为计算机。
进一步地，所述飞行控制模块包括DSP、FPGA、惯性器件、GPS接收器、高度传感器和空速传感器；其中，所述GPS接收器、高度传感器和空速传感器均与FPGA相连，FPGA与DSP相连，惯性器件与DSP相连。
本实用新型的有益效果是，本实用新型突破传统的一机一摄像头航拍的方式，提出多微小型旋翼无人机视觉传感器阵列的系统构架，对多微小型旋翼无人机获得的图像信息进行实时融合，提高了航拍的效果、效率。本实用新型中微小型旋翼无人机飞行编队方式是基于图像信息融合方法特点提出的等边三角形阵列飞行编队，能够实现大视场视觉覆盖，具有实时监听异常的功能，并及时对异常进行处理，系统具有较好鲁棒性。本实用新型应用于需要对特定区域做高效、高质量航拍与即时图像显示的场合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
图1是本实用新型基于多无人机的空间可移动视觉传感器阵列系统的结构框图；
图2是视觉传感器节点结构连接图。
具体实施方式
本实用新型中的无人机是指具有自主飞行、自主起降能力的微小型旋翼无人机。基于这种微小型旋翼无人机，采用特定飞行编队方式构建视觉传感阵列，通过各视觉传感节点协同工作采集和下传图像信息，地面站接收各视觉传感节点图像信息并进行实时融合，达到实时显示包含全部图像信息的目的。
如图1所示，系统由多个视觉传感器节点、若干个第一级地面站和一个第二级地面站组成。三个视觉传感器节点组成一个组，与一个第一级地面站间通信采用无线方式通信，如图1中虚线所示，所有第一级地面站与第二级地面站采用有线以太网通信。
视觉传感器节点实现实时飞行控制、与第一级地面站通信触发视觉设备进行图像采集、图像信息回传第一级地面站等功能，视觉传感器节点的结构框图如图2，主要包括飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台、无线网卡和微小型旋翼无人机机体。飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均固定在微小型旋翼无人机机体上，飞行控制模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均与飞行管理模块相连。视觉传感器节点通过数字传输电台发送飞行状态信息给第一级地面站，从第一级地面站接收指令；通过无线网卡发送图像数据到第一级地面站。
飞行控制模块包括DSP、FPGA、惯性器件、GPS接收器、高度传感器和空速传感器。其中，GPS接收器、高度传感器和空速传感器均与FPGA相连，FPGA与DSP相连，惯性器件与DSP相连。飞行控制模块的作用是实时飞行控制，基于DSP+FPGA构架，DSP（Digital Signal Processor数字信号处理器）可以选用TI公司的TMS320C6713DSP处理器，FPGA（Field－Programmable Gate Array现场可编程门阵列）可以选用Xilinx公司的Spartan-3 XC3S1000芯片，但均不限于此。DSP作为主控制芯片，主要负责导航解算与飞行控制计算，同时其SPI接口挂载惯性器件读取飞行状态数据，惯性器件可选ADIS16405，但不限于此；FPGA作为协处理器，主要作为接口挂载与扩展，负责读取高度、空速等传感器值，挂载GPS接收器，并对串口扩展。DSP与FPGA之间使用EMIF接口进行通信。
飞行管理模块的作用是从第一级地面站接收指令，发送相应命令给飞行控制模块，同时从飞行控制模块接收飞行状态信息，触发摄像头采集图像并将采集到的图像回传第一级地面站。飞行管理模块可以选用TI公司基于OMAP3530芯片的BeagleBoard C4板，但不限于此。板上的一个串口接入数字传输电台，一个USB接口接入摄像头，另一USB接口接入无线网卡。飞行控制模块与飞行管理模块通过串口进行通信。
摄像头负责采集图像，可以选用基于中星微zc301p芯片组的摄像头模组，数字传输电台负责与第一级地面站通信，可以选用利尔达LSDRF4710模组，工作频率为470MHz，无线网卡可以选用思科LINKSYS wusb54g V4无线网卡，微小型旋翼无人机机体可以选用XAircraft X650V-4飞行器。但均不限于此。
第一级地面站和第二级地面站均由计算机来实现。第一级地面站通过数字传输电台向视觉传感器节点发送指令，通过无线网卡接收一组共三帧视觉传感器节点回传图像信息，并初步融合一组共三帧图像信息，将初步融合处理的图像信息传给第二级地面站。第一级地面站与第二级地面站通过以太网通信。第二级地面站实现接收由若干第一级地面站发送的经过初步融合处理的图像信息，并对所有初步融合的图像信息进行进一步图像信息融合，并实时显示包含所有图像信息的图像。
Claims (2)
1.一种空间可移动视觉传感器阵列系统，其特征在于，它由多个视觉传感器节点、若干个第一级地面站和一个第二级地面站组成；三个视觉传感器节点组成一个组，每个组与一个第一级地面站间采用无线方式通信；所有第一级地面站与第二级地面站采用有线以太网通信；其中，所述视觉传感器节点包括飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台、无线网卡和微小型旋翼无人机机体；所述飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均固定在微小型旋翼无人机机体上，所述飞行控制模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均与飞行管理模块相连；所述第一级地面站和第二级地面站均为计算机。
2.根据权利要求1所述空间可移动视觉传感器阵列系统，其特征在于，所述飞行控制模块包括DSP、FPGA、惯性器件、GPS接收器、高度传感器和空速传感器；其中，所述GPS接收器、高度传感器和空速传感器均与FPGA相连，FPGA与DSP相连，惯性器件与DSP相连。
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Cited By (1)
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| CN106990789A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-07-28 | 北京机械设备研究所 | 一种特种环境侦查系统及特种环境的快速侦察方法 |
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