CN205263658U - 一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台 - Google Patents

Abstract

一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，涉及无人机云台控制技术领域，它包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连。本实用新型无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台利用细分驱动技术驱动步进电机可以保持云台自稳定性，同时保证在视觉跟踪过程云台运动的稳定，以确保追踪目标稳定地被采集图像中。

Description

一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台

技术领域

本实用新型涉及无人机云台控制技术领域，具体涉及一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台。

背景技术

近年来，随着计算机技术、自动控制技术及无线通信技术的快速发展，无人机在民用领域的应用越来越受到人们的关注。单纯的无人机没有太多的实用价值，但是当无人机上安装摄像头等探测设备就可以进行实现诸如森林巡检等有价值的民用应用。但是无人机在飞行过程中不可避免的会出现抖动，导致探测到目标的图像模糊不清；在特定情况，需要对目标进行跟踪，这就需要保证探测设备能够实现不同方向的转动或者移动。因此,需要在无人机上设计自稳定云台用来承载摄像机，并可以用来控制摄像机并使之在水平方向与垂直方向随意稳定的转动。

发明内容

本实用新型的目的主要是为了解决上述技术问题，而提供一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台。

本实用新型包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连。

所述的摄像模块为CCD摄像机。

所述的云平台稳定控制模块与图像处理模块通过有线相连进行数据交互通讯。

所述的加速度计为三轴加速度计。

所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块或者WIFI模块，无人机通过3G/4G通信模块或者WIFI模块向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。

本实用新型优点是：本实用新型专利提出无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台根据地面发送的跟踪目标及指令，云平台稳定控制模块，根据跟踪目标的误差角以及通过加速度计和陀螺采集的云台当前状态，输出云台转动角度，控制电机细分驱动模块输出驱动电压，此时电机细分驱动器将所需驱动的转角按照细分数（如8细分数）输出脉冲，驱动电机转动按给定的方向和相应的角度转动，保证步进电机输出均匀的力矩和步距角，运行平稳；从而实现对云台系统的精度控制，保证跟踪目标始终在视采集图片中心。

附图说明

图1是本实用新型原理示意图。

图中：100、云平台稳定控制模块；200、图像处理模块；300、摄像模块；400、加速度计；500、陀螺；600、电机细分驱动模块；700、步进电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括云平台稳定控制模块100、图像处理模块200、摄像模块300、加速度计400、陀螺500、电机细分驱动模块600、步进电机700和无线通信模块，所述加速度计400和陀螺500分别与云平台稳定控制模块100通讯相连；所述摄像模块300与图像处理模块200通讯相连；所述电机细分驱动模块600与云平台稳定控制模块100通讯相连；步进电机700与电机细分驱动模块600通讯相连。

所述的摄像模块300为摄像机。

所述的电机细分驱动模块为东芝公司的细分驱动芯片THB6064AH，该芯片有三个细分数控制端M1，M2，M3。本实用新型设置M1=0，M2=1，M3=1，使得芯片可以自由选择1/8细分数。

所述的云平台稳定控制模块100与图像处理模块200通过有线相连进行数据交互通讯。

所述的加速度计400为三轴加速度计。

所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块、WIFI模块或者其他无线通讯模块，无人机通过该3G、4G或WIFI等方式向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。

结合附图1介绍该实用新型专利的一种实施用例。无人机在接收地面起飞指令后，通过摄像模块300采集无人机飞过区域的图像，并将采集的每一帧数据通过实时传输数据协议RTP传输到图像处理模块200。

无人机飞行控制系统接收地面接收站的指令为图像信息采集，则图像处理模块200使用某种目标识别方法（如，黑白度）对图片中的物体进行图像识别并把识别结果存储到本地的磁盘中；同时将图片及识别结果通过无线通信模块以流媒体方式传输到地面接收设备中，供操作员判断是否有跟踪目标；如果所传送的图片中存在需要跟踪的目标，则操作人员点击相应的目标区域，通过无线通信模块向无人机飞行控制模块发送目标跟踪指令及被跟踪目标的特征（如，形状，颜色等），无人机收到该指令同时将被跟踪目标的特征（如，形状，颜色等）存放在本地数据库。

无人机飞行控制系统接收的指令为目标跟踪，当图像处理模块200接收到摄像模块300采集图片后，使用目标识别方法（如，黑白度）对采集图片中的物体进行识别，同时读取被跟踪目标的特征（如，形状，颜色等）。如果与被跟踪目标的特征符合，则图像处理模块200读取平台稳定控制模块100采集的加速度计及陀螺采集的无人机飞行姿态，据此计算出被跟踪目标的位置信息（即视轴偏差角），同时将计算结果传输给云台稳定控制模块100。

云平台稳定控制模块100，根据跟踪目标的误差角以及通过加速度计和陀螺采集的云台当前状态，输出云台转动角度，控制电机细分驱动模块600输出驱动电压，驱动步进电机700精确转动云台，保证跟踪目标始终在视采集图片中心。

结合附图1介绍该实用新型专利的另一实施用例。无人机在接收地面起飞指令后当无人机起飞之后，云平台稳定控制模块100接收陀螺仪400和加速度计500传来的平台转动角度和角速度。此时云平台稳定控制单元100将该参数传送到图像处理模块200。如果云平台稳定控制单元100未接收到图像处理模块调整云台的指令时，本实用新型专利进入本实施用例。

云平台稳定控制单元100根据云平台的转动角度和角速度，根据云台三维抖动的运动学关系计算得到步进电机所需要补偿的转动角度及转动方向。将该信息传递给电机细分驱动模块600。此时电机细分驱动器将所需驱动的转角按照细分数（如8细分数）输出脉冲，驱动电机转动按给定的方向和相应的角度转动，保证步进电机输出均匀的力矩和步距角，运行平稳；从而实现对云台系统的精度控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，其特征在于它包括云平台稳定控制模块、图像处理模块、摄像模块、加速度计、陀螺、电机细分驱动模块、步进电机以及无线通信模块，所述加速度计和陀螺分别与云平台稳定控制模块通讯相连，所述摄像模块与图像处理模块通讯相连，所述电机细分驱动模块与云平台稳定控制模块通讯相连，所述步进电机与电机细分驱动模块通讯相连。

2.根据权利要求1所述的一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，其特征在于所述的摄像模块为CCD摄像机。

3.根据权利要求1所述的一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，其特征在于所述的云平台稳定控制模块与图像处理模块通过有线相连进行数据交互通讯。

4.根据权利要求1所述的一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，其特征在于所述的加速度计为三轴加速度计。

5.根据权利要求1所述的一种无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台，其特征在于所述的无线通信模块可以是3G/4G通信模块或者WIFI模块，无人机通过3G/4G通信模块或者WIFI模块向地面接收站发送采集的图片数据，接收地面接收站发送的指令。