CN210852966U - 一种空中图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低空探测领域，具体是涉及一种空中图像采集装置。该空中图像采集装置包括吊舱，吊舱上旋转设置有图像采集机构，图像采集机构用于采集空中图像，吊舱上设置有用于调整图像采集机构俯仰角度的俯仰电机和用于调整图像采集机构方位角度的方位电机。搭载在系留气球上的吊舱位置发生偏移时，俯仰电机和方位电机能够调整图像采集机构的俯仰角度和方位角度，使得图像采集机构能够对准被采集的对象，提高采集的视频图像的质量。

Description

一种空中图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及低空探测领域，具体是涉及一种空中图像采集装置。

背景技术

系留气球是一种依靠浮力升空的浮空飞行器，通过系留缆绳滞留在空中预定的位置，作为空中平台，能够搭载各种电子设备来执行任务。它具有预警能力强、生存能力强、续航时间长、安全性高、可维护性强、部署方便、运行成本低等优势，可用于预警探测、通信中继、电子干扰、大气和环境监测、城市安防等军事和民用领域。

根据不同的任务需求，系留气球加载不同类型任务载荷。目前，在城市安防、视频监控领域，可搭载吊舱，吊舱内的可见光相机用于在空中拍摄视频，并通过数据传输系统实现将信息和实时高清视频流传输至地面工作中心。

系留气球容易受到气流运动等干扰，将会导致吊舱的位置发生偏移，使得高空中拍摄的视频图像存在抖动现象，影响拍摄的视频图像的质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空中图像采集装置，能够调整发生偏移的吊舱的拍摄角度，提高采集的视频图像的质量。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种空中图像采集装置，该空中图像采集装置包括吊舱，所述吊舱上旋转设置有图像采集机构，所述图像采集机构用于采集空中图像，所述吊舱上设置有用于调整图像采集机构俯仰角度的俯仰电机和用于调整图像采集机构方位角度的方位电机。

进一步，所述图像采集机构包括可见光相机、俯仰角度传感器、方位角度传感器和陀螺仪、方位轴框架和俯仰轴转塔，所述可见光相机和陀螺仪设置在俯仰轴转塔上，所述方位角度传感器设置在方位轴框架上，所述方位电机通过驱动方位轴框架调整图像采集机构的方位角度，所述俯仰电机通过驱动俯仰轴转塔调整图像采集机构的俯仰角度。

进一步，该空中图像采集装置还包括地面控制机构，所述吊舱还包括通信单元、跟踪器和稳像控制器，所述可见光相机通过通信单元与地面控制机构通信连接，所述可见光相机与跟踪器的复合视频信号端口双向电连接，所述跟踪器通过通信单元与地面控制机构通信连接，所述稳像控制器的第一输出端与方位电机的驱动端电连接，所述稳像控制器的第二输出端与俯仰电机的驱动端电连接，所述稳像控制器的通信端口通过通信单元与地面控制机构通信连接，所述稳像控制器与俯仰角度传感器双向电连接，所述稳像控制器与方位角度传感器双向电连接，所述稳像控制器与陀螺仪双向电连接。

进一步，所述地面控制机构包括地面光端机、工控机和摇杆控制器；所述摇杆控制器与工控机电连接，所述工控机与地面光端机通信连接，所述地面光端机通过空中光端机与通信单元通信连接。

进一步优选的，所述通信单元包括BNC-KY-1.5接插件和XCG22F14ZID40接插件，所述跟踪器与BNC-KY-1.5接插件的复合视频信号端口双向电连接，所述稳像控制器与XCG22F14ZID40接插件的第一串口双向电连接，所述跟踪器与XCG22F14ZID40接插件的第二串口双向电连接，所述可见光相机与XCG22F14ZID40接插件的网络接口连接。

进一步优选的，所述吊舱上设置有壳体，所述图像采集机构的表面覆盖有外罩，所述外罩上设置有供可见光相机采集图像的窗口，所述外罩旋转设置在壳体上；所述俯仰电机设置在壳体上，且俯仰电机对称设置在图像采集机构的两侧，所述方位电机设置在壳体上，且方位电机位于图像采集机构的上方。

进一步优选的，所述方位电机、稳像控制器、跟踪器、XCG22F14ZID40接插件、BNC-KY-1.5接插件均位于壳体的内部。

本实用新型的有益效果如下：

(1)搭载在系留气球上的吊舱位置发生偏移时，俯仰电机和方位电机能够调整图像采集机构的俯仰角度和方位角度，使得图像采集机构能够对准被采集的对象，提高采集的视频图像的质量。

(2)方位角度传感器和俯仰角度传感器获取图像采集机构的方位角度和俯仰角度，并将数据传输给稳像控制器，稳像控制器控制方位电机和俯仰电机的工况，自动调整图像采集机构的角度，进而调整图像采集机构内部的可见光相机的拍摄角度，无需人工参与，方便快捷。

(3)通过地面工作站摇杆控制器使可见光相机镜头稳定到一个视场范围内，实现监视画面的相对稳定。

(4)吊舱采用双轴结构设计，由方位轴框架和俯仰轴转塔构成，方位框架主要用于控制平台的方位转动，可见光相机和陀螺仪安装在俯仰轴转塔，主要用于控制俯仰转动，能够方便调整可见光相机的拍摄角度。

附图说明

图1为本实用新型的吊舱示意图；

图2为本实用新型的电路图。

图中标注符号的含义如下：

1-吊舱10-图像采集机构100-可见光相机101-俯仰角度传感器

102-方位角度传感器103-陀螺仪11-俯仰电机12-壳体

120-方位电机121-稳像控制器122-电源转换器123-跟踪器

124-XCG22F14ZID40接插件125-BNC-KY-1.5接插件

126-XCG18F4ZID40接插件2-空中光端机30-地面控制机构

30-地面光端机31-工控机32-摇杆控制器

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种空中图像采集装置，该空中图像采集装置包括吊舱1，如图1所示，吊舱1包括支架框架、壳体12、图像采集机构10、俯仰电机11、方位电机120、通信单元、跟踪器123和稳像控制器121，壳体12固定设置在支架框架的顶部，俯仰电机11对称设置在图像采集机构10的两侧，方位电机120设置在壳体12上，且方位电机120位于图像采集机构10的上方。图像采集机构10包括覆盖在其表面的外罩，外罩内部设置有可见光相机100、俯仰角度传感器101、方位角度传感器102和陀螺仪103、方位轴框架和俯仰轴转塔，可见光相机100和陀螺仪103设置在俯仰轴转塔上，方位角度传感器102设置在方位轴框架上，方位电机120通过驱动方位轴框架调整图像采集机构10的方位角度，俯仰电机11通过驱动俯仰轴转塔调整图像采集机构10的俯仰角度。外罩上设置有供可见光相机100采集图像的窗口，如图1所示，本实施例中外罩的形状为球体。本实施例中，支架框架由底座、上平台组成，底座和上平台之间连接有三根支撑杆。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，搭载在系留气球上的吊舱1与地面控制机构3建立通信连接，地面控制机构3包括地面光端机30、工控机31和摇杆控制器32，摇杆控制器32与工控机31电连接，工控机31与地面光端机30通信连接，地面光端机30通过空中光端机2与通信单元建立光纤通信连接。

通信单元包括BNC-KY-1.5接插件125和XCG22F14ZID40接插件124，如图2所示，跟踪器123与BNC-KY-1.5接插件125的复合视频信号端口双向电连接，稳像控制器121与XCG22F14ZID40接插件124的第一串口双向电连接，跟踪器123与XCG22F14ZID40接插件124的第二串口双向电连接，可见光相机100与XCG22F14ZID40接插件124的网络接口连接。

稳像控制器121通过422接口与俯仰角度传感器101双向电连接，稳像控制器121通过422接口与方位角度传感器102双向电连接，稳像控制器121通过422接口与陀螺仪103双向电连接。

本实施例中，外部电源通过XCG18F4ZID40接插件126向电源转换器122提供28V电压，电源转换器122分别向俯仰角度传感器101、方位角度传感器102、稳像控制器121、跟踪器123和陀螺仪103提供5V电压，电源转换器122还向稳像控制器121提供28V电压，电源转换器122向可见光相机100提供12V电压。

实施例3

在实施例1、2的基础上，向工控机31输入目标跟踪算法，稳像控制器121基于陀螺仪103动态震动消除技术。陀螺仪103感应到俯仰轴转塔角速度信号，经前放、运算、功放后作用于俯仰电机11，构成一个稳定回路，即是力矩负反馈系统。俯仰电机11产生的转矩与俯仰轴转塔上的干扰力矩大小相等方向相反，则俯仰轴转塔就稳定在惯性空间中。从而保障可见光相机100的输出图像稳定。跟踪器123使方位轴框架稳定到一个视场范围内，达到锁定该监控区域的功能。

方位电机120、俯仰电机11分别驱动方位框架、俯仰轴转塔，陀螺仪103获取空间三个轴向的转动角速度，通过稳像控制器121驱动方位电机120、俯仰电机11，组成惯性稳定控制回路隔离外界干扰，保证视轴在空间上的稳定；同时操作人员通过对摇杆控制器32的移动来改变视轴的指向，摇杆控制器32输出的二维模拟信号分别代表可见光相机100的俯仰和方位转动，工控机31采集摇杆控制器32的信号，发送给稳像控制器121，由稳像控制器121控制吊舱1平台实现方位或俯仰运动，进行扫描、搜索目标。

如表1所示，给出了各个部件的型号。

表1

序号	名称	型号
			1	俯仰角度传感器101	SSS58G-N11KKA02P-0013-J
2	方位角度传感器102	SSS58G-N11KKA02P-0013-J
			3	陀螺仪103	GY-521MPU6050
4	稳像控制器121	VS8098
			5	电源转换器122	ICL7660AIBAZA-T
6	跟踪器123	AVT21
			7	摇杆控制器32	TYH30A1-USB

Claims (7)

1.一种空中图像采集装置，该空中图像采集装置包括吊舱(1)，其特征在于：所述吊舱(1)上旋转设置有图像采集机构(10)，所述图像采集机构(10)用于采集空中图像，所述吊舱(1)上设置有用于调整图像采集机构(10)俯仰角度的俯仰电机(11)和用于调整图像采集机构(10)方位角度的方位电机(120)。

2.如权利要求1所述的空中图像采集装置，其特征在于：所述图像采集机构(10)包括可见光相机(100)、俯仰角度传感器(101)、方位角度传感器(102)和陀螺仪(103)、方位轴框架和俯仰轴转塔，所述可见光相机(100)和陀螺仪(103)设置在俯仰轴转塔上，所述方位角度传感器(102)设置在方位轴框架上，所述方位电机(120)通过驱动方位轴框架调整图像采集机构(10)的方位角度，所述俯仰电机(11)通过驱动俯仰轴转塔调整图像采集机构(10)的俯仰角度。

3.如权利要求2所述的空中图像采集装置，其特征在于：该空中图像采集装置还包括地面控制机构(3)，所述吊舱(1)还包括通信单元、跟踪器(123)和稳像控制器(121)，所述可见光相机(100)通过通信单元与地面控制机构(3)通信连接，所述可见光相机(100)与跟踪器(123)的复合视频信号端口双向电连接，所述跟踪器(123)通过通信单元与地面控制机构(3)通信连接，所述稳像控制器(121)的第一输出端与方位电机(120)的驱动端电连接，所述稳像控制器(121)的第二输出端与俯仰电机(11)的驱动端电连接，所述稳像控制器(121)的通信端口通过通信单元与地面控制机构(3)通信连接，所述稳像控制器(121)与俯仰角度传感器(101)双向电连接，所述稳像控制器(121)与方位角度传感器(102)双向电连接，所述稳像控制器(121)与陀螺仪(103)双向电连接。

4.如权利要求3所述的空中图像采集装置，其特征在于：所述地面控制机构(3)包括地面光端机(30)、工控机(31)和摇杆控制器(32)；所述摇杆控制器(32)与工控机(31)电连接，所述工控机(31)与地面光端机(30)通信连接，所述地面光端机(30)通过空中光端机(2)与通信单元通信连接。

5.如权利要求4所述的空中图像采集装置，其特征在于：所述通信单元包括BNC-KY-1.5接插件(125)和XCG22F14ZID40接插件(124)，所述跟踪器(123)与BNC-KY-1.5接插件(125)的复合视频信号端口双向电连接，所述稳像控制器(121)与XCG22F14ZID40接插件(124)的第一串口双向电连接，所述跟踪器(123)与XCG22F14ZID40接插件(124)的第二串口双向电连接，所述可见光相机(100)与XCG22F14ZID40接插件(124)的网络接口连接。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的空中图像采集装置，其特征在于：所述吊舱(1)上设置有壳体(12)，所述图像采集机构(10)的表面覆盖有外罩，所述外罩上设置有供可见光相机(100)采集图像的窗口，所述外罩旋转设置在壳体(12)上；所述俯仰电机(11)设置在壳体(12)上，且俯仰电机(11)对称设置在图像采集机构(10)的两侧，所述方位电机(120)设置在壳体(12)上，且方位电机(120)位于图像采集机构(10)的上方。

7.如权利要求6所述的空中图像采集装置，其特征在于：所述方位电机(120)、稳像控制器(121)、跟踪器(123)、XCG22F14ZID40接插件(124)、BNC-KY-1.5接插件(125)均位于壳体(12)的内部。

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