CN205909832U - 一种基于机器视觉的无人机导航系统 - Google Patents
一种基于机器视觉的无人机导航系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205909832U CN205909832U CN201620793986.7U CN201620793986U CN205909832U CN 205909832 U CN205909832 U CN 205909832U CN 201620793986 U CN201620793986 U CN 201620793986U CN 205909832 U CN205909832 U CN 205909832U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- image
- output end
- aerial vehicle
- machine vision
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于机器视觉的无人机导航系统，包括数据采集系统，数据采集系统包括摄像头模块、竖直测距模块和飞行控制模块，摄像头模块的输出端连接有图像预处理器，且图像预处理器通过阈值设定模块与图像算法模块相连接，图像算法模块的输出端与标识识别与追踪模块相连接，标识识别与追踪模块通过数据校对模块与FPGA控制器相连接，FPGA控制器的输出端还连接有时钟模块，时钟模块通过异步检测器与图像处理器相连接，竖直测距模块的输出端与飞行器空间位姿模块相连接，飞行器空间位姿模块的输入端与标识识别与追踪模块相连接，无人机控制指令生成模块通过无线传输信道与飞行控制模块相连接；它能够实现着陆全过程完全自主控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机导航系统技术领域，具体为一种基于机器视觉的无人机导航系统。
背景技术
无人机（UnmannedAerialVehicle）是一种无人驾驶、可重复使用的航空器的简称。在1915年，采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹在德国的西门子公司就研制出来了，这就是无人机的先驱。在1921年英国研制成可付诸实用的第一架靶机，直到50年代以后无人机才得到了较大发展，旋翼无人机虽然现在已经广泛的应用于各行各业（如快递、传媒、航拍等），但还是存在许多的问题，需求也在不断的增加，因此需要解决的问题也会越来越多，旋翼无人机导航过程要求在近悬停的情况下进行，而且需要精确地控制无人直升机的姿态角和着陆轨迹，克服地面效应，使无人直升机能平稳缓慢且准确地在着陆场上着陆，不发生侧翻快速地摔向地面。这就要求其具有套良好的控制系统，要求它具有较强的抗外界干扰（如阵风）的能力。要完成这一系列的自主导航以及着陆的难题，不仅需要高可靠的飞行控制系统，还需要高精度高可靠的实时数据信息，随着计算机视觉算法性能和可靠性的不断完善，计算机硬件技术的发展，图像处理技术的进步，为无人直升机进行自主导航以及着陆提供了基本的技术保障，一般而言，旋翼无人机的自主着陆是个非常复杂的过程，从导航发现着陆点以及调整航向进入着陆场上空再实现自主着陆，这对旋翼无人机的自主着陆控制策略提出了很高的要求。
发明内容
针对以上问题，本实用新型提供了一种基于机器视觉的无人机导航系统，设置有机载数据采集平台，主要负责视频图像与竖直距离传感数据的采集，服务器数据处理系统负责处理无人机传来的信息并加以分析，飞行控制系统负责无人机的姿态转换与多维度飞行控制，无线传输系统负责数据与指令的无线传输，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于机器视觉的无人机导航系统，包括数据采集系统和无线传输系统，所述数据采集系统包括图像采集模块、竖直测距模块和飞行控制模块，所述图像采集模块的输出端设置有图像处理器，图像处理器通过阈值设定模块与图像算法模块相连接，图像算法模块的输出端连接到标识识别与追踪模块相，所述标识识别与追踪模块通过数据校对模块连接到FPGA控制器，所述FPGA控制器的输出端通过时钟模块的异步检测器连接到图像处理器相；所述飞行器控制模块的输入端连接到标识识别与追踪模块，标识识别与追踪模块的输出端连接到无人机控制指令生成模块，所述无人机控制指令生成模块通过无线传输系统中的无线传输信道与飞行控制模块相连接。
在上述技术方案中，所述图像处理器的输出端设置有光电距离传感器电路。
在上述技术方案中，所述 FPGA控制器的输入端与感光器件相连接，感光器件的输出端连接到数字成像电路。
在上述技术方案中，所述无人机控制指令生成模块的输入端连接有数据库，数据库的输入端连接到DDR3外部存储器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于机器视觉的无人机导航系统，设置有机载数据采集平台，主要负责视频图像与竖直距离传感数据的采集，服务器数据处理系统负责处理无人机传来的信息并加以分析，飞行控制系统负责无人机的姿态转换与多维度飞行控制，无线传输系统负责数据与指令的无线传输，全过程无人工干渉，完全实现自主控制。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中：1-数据采集系统；2-摄像头模块；3-竖直测距模块；4-飞行控制模块；5-图像预处理器；6-标识识别与追踪模块；7-阈值设定模块；8-图像算法模块；9-数据校对模块；10-FPGA控制器；11-数据存储器；12-DDR3外部存储器；13-寄存器配置模块；14-时钟模块；15-图像处理器；16-飞行器空间位姿模块；17-无人机控制指令生成模块；18-异步检测器；19-无线传输信道；20-光电距离传感器电路；21-感光器件；22-数字成像电路；23-数据库。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种基于机器视觉的无人机导航系统，包括数据采集系统1和无线传输系统19，所述数据采集系统1包括摄像头模块2、竖直测距模块3和飞行控制模块4，所述摄像头模块2的输出端连接有图像预处理器5，且图像预处理器5通过阈值设定模块7与图像算法模块8相连接，图像算法模块8的输出端与标识识别与追踪模块6相连接，所述标识识别与追踪模块6通过数据校对模块9与FPGA控制器10相连接，所述FPGA控制器10的输入端与感光器件21相连接，感光器件21的输出端与数字成像电路22相连接，其电路图如图1所示，且FPGA控制器10的内部设置有数据存储器11和寄存器配置模块13，该数据存储器11主要用于FPGA控制器内部程序的存储，所述FPGA控制器10的输出端还连接有时钟模块14，时钟模块14通过异步检测器18与图像处理器15相连接，图像处理器主要采用主频为4.0GHZ，加快了图像处理的速率，所述图像处理器15的输出端还连接有光电距离传感器电路20，所述竖直测距模块3的输出端与飞行器空间位姿模块16相连接，所述飞行器空间位姿模块16的输入端与标识识别与追踪模块6相连接，标识识别与追踪模块6的输出端与无人机控制指令生成模块17相连接，所述无人机控制指令生成模块17通过无线传输信道19与飞行控制模块4相连接，所述无人机控制指令生成模块17的输入端还连接有数据库23，数据库23的输入端与DDR3外部存储器12相连接，该DDR3外部存储器主要用来存储图像视频数据，以及数据库中的设定阈值，使得数据处理更加快速。
本实用新型的工作原理：该基于机器视觉的无人机导航系统，设置有机载数据采集平台，主要负责视频图像与竖直距离传感数据的采集，服务器数据处理系统负责处理无人机传来的信息并加以分析，飞行控制系统负责无人机的姿态转换与多维度飞行控制，无线传输系统负责数据与指令的无线传输，系统开始运行时，机载摄像头打开，开始以每30毫秒一帖的频率采集图像，再把图像传送到服务器，服务器对每一帖图像进行分析；第一步：系统扫描地面图像；第二步：从图像中捜索标志，并识别出标志中屯；第三步，找出标志中屯点与图像中屯点的相对位置，研究飞行器所需要采取的动作；第四步：发送控制指令，让飞机进行空间平移；第五步：在标志中屯点与图像中屯点重合后，飞机下降，直到中屯点的偏移量达到某个阔值后，重复上述步骤，无人机准备着陆是，服务器控制中心通过GPRS指引无人机飞向着陆点的上空，当人机接近着陆点时，定点着陆以及导航系统启动，无人机开启正下方摄像头，捜索特定定点标志，并启动超声波测距传感器探测飞机与栖息点的精确高度，以30毫秒为周期把图像信息和超声波信息送到服务器控制重心，服务器实时地处理图像信息，循环定位标志中心并计算飞行器空间位置，最终，服务器发出控制信号，控制飞行器对准地面标志徐徐降落到着陆点上，全过程无人工干渉，完全实现自主控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于机器视觉的无人机导航系统，其特征在于包括数据采集系统和无线传输系统，所述数据采集系统包括图像采集模块、竖直测距模块和飞行控制模块，所述图像采集模块的输出端设置有图像处理器，图像处理器通过阈值设定模块与图像算法模块相连接，图像算法模块的输出端连接到标识识别与追踪模块相，所述标识识别与追踪模块通过数据校对模块连接到FPGA控制器，所述FPGA控制器的输出端通过时钟模块的异步检测器连接到图像处理器相；所述飞行器控制模块的输入端连接到标识识别与追踪模块，标识识别与追踪模块的输出端连接到无人机控制指令生成模块，所述无人机控制指令生成模块通过无线传输系统中的无线传输信道与飞行控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的无人机导航系统，其特征在于：所述图像处理器的输出端设置有光电距离传感器电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的无人机导航系统，其特征在于：所述FPGA控制器的输入端与感光器件相连接，感光器件的输出端连接到数字成像电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的无人机导航系统，其特征在于：所述无人机控制指令生成模块的输入端连接有数据库，数据库的输入端连接到DDR3外部存储器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620793986.7U CN205909832U (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于机器视觉的无人机导航系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620793986.7U CN205909832U (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于机器视觉的无人机导航系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205909832U true CN205909832U (zh) | 2017-01-25 |
Family
ID=57803060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620793986.7U Expired - Fee Related CN205909832U (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于机器视觉的无人机导航系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205909832U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107863804A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-30 | 重庆固恒通信设备有限公司 | 基于无人值守平台的无人机充电系统 |
| CN108001698A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 重庆固恒通信设备有限公司 | 无人值守的智能无人机回收系统 |
| CN111884735A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-03 | 北京环境特性研究所 | 一种基于频谱的无人机侦测方法及其侦测系统 |
| CN112572795A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-30 | 济南职业学院 | 一种校园无人机配送机器人 |
| TWI746973B (zh) * | 2018-05-09 | 2021-11-21 | 大陸商北京外號信息技術有限公司 | 通過光通信裝置對能夠自主移動的機器進行導引的方法 |
-
2016
- 2016-07-27 CN CN201620793986.7U patent/CN205909832U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107863804A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-30 | 重庆固恒通信设备有限公司 | 基于无人值守平台的无人机充电系统 |
| CN108001698A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 重庆固恒通信设备有限公司 | 无人值守的智能无人机回收系统 |
| TWI746973B (zh) * | 2018-05-09 | 2021-11-21 | 大陸商北京外號信息技術有限公司 | 通過光通信裝置對能夠自主移動的機器進行導引的方法 |
| US11338920B2 (en) | 2018-05-09 | 2022-05-24 | Beijing Whyhow Information Technology Co., Ltd. | Method for guiding autonomously movable machine by means of optical communication device |
| CN111884735A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-03 | 北京环境特性研究所 | 一种基于频谱的无人机侦测方法及其侦测系统 |
| CN111884735B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-04-01 | 北京环境特性研究所 | 一种基于频谱的无人机侦测方法及其侦测系统 |
| CN112572795A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-30 | 济南职业学院 | 一种校园无人机配送机器人 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205909832U (zh) | 一种基于机器视觉的无人机导航系统 | |
| Luo et al. | A survey of intelligent transmission line inspection based on unmanned aerial vehicle | |
| Xu et al. | Power line-guided automatic electric transmission line inspection system | |
| CN109791414A (zh) | 基于视觉着陆的方法和系统 | |
| CN109298723A (zh) | 一种车载无人机精准降落方法和系统 | |
| CN105759829A (zh) | 基于激光雷达的微型无人机操控方法及系统 | |
| CN105912980A (zh) | 无人机以及无人机系统 | |
| CN105785393A (zh) | 一种基于激光雷达的无人机实时成像避障系统与方法 | |
| CN105739512A (zh) | 无人机自动巡检系统及方法 | |
| CN109792951A (zh) | 用于杂交水稻授粉的无人机航线校正系统及其校正方法 | |
| CN104015931A (zh) | 一种无人机自动加油盲区视觉定位测控方法、系统及实验平台 | |
| CN202583884U (zh) | 无人飞行器有效载荷与自动驾驶仪综合控制计算机系统 | |
| CN108733064A (zh) | 一种无人机的视觉定位避障系统及其方法 | |
| CN114200471B (zh) | 基于无人机的森林火源检测系统、方法、存储介质、设备 | |
| CN110498039A (zh) | 一种基于仿生扑翼飞行器的智能监控系统 | |
| CN105068542A (zh) | 一种基于视觉的旋翼无人机引导飞行控制系统 | |
| CN106155075A (zh) | 一种可分离式无人机控制系统 | |
| CN106155082B (zh) | 一种基于光流的无人机仿生智能避障方法 | |
| CN104360688A (zh) | 一种巡线无人机的导向装置及其控制方法 | |
| CN207457838U (zh) | 辅助无人机降落的精准定位系统 | |
| Wang et al. | A visual navigation framework for the aerial recovery of UAVs | |
| Chiu et al. | Vision-only automatic flight control for small UAVs | |
| Silva et al. | Landing area recognition by image applied to an autonomous control landing of VTOL aircraft | |
| Zhou et al. | Real-time object detection and pose estimation using stereo vision. An application for a Quadrotor MAV | |
| CN106292685B (zh) | 模型飞机及其飞行控制方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170125 Termination date: 20190727 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |