CN213750765U - 一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台 - Google Patents
一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台，属于无人机设备领域。通过用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台，通过ZED双目摄像头获取地面目标图像信息传递至图像处理设备进行处理；图像处理设备将处理后的地面目标图像信息传递至无人机本体上的控制器，由控制器控制无人机本体的飞行轨迹。本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机，采用英伟达TX2板卡获取ZED双目摄像头采集到的图像数据计算出相对位置坐标，结合无人机经纬度坐标计算出目标物的经纬度坐标进而将其坐标传输给无人机控制器部分进行处理，以便利用无人机集群实现对未知环境进行目标搜索。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台，属于无人机设备领域。
背景技术
近年来，传感器、微处理器以及相应的处理能力得到了巨大的发展，无人机集群系统的功能不断地增加，利用无人机集群系统对未知环境的目标搜索以及对动态障碍物的避障已经成为无人机集群应用技术主流趋势，且应用前景越来越广泛。无人机集群搜索技术的研究成果不仅在民用领域，比如地质勘测等有着较大的应用前景，在军用领域也发挥着极其重要的作用，如军事勘察以及灾情搜救等。利用多架无人机对未知环境的信息侦查需要多架无人机实时获取该环境中的动态环境信息，控制器通过获取的环境信息进行计算处理，并将计算的数据转换为PWM信号，进而实现对无人机的精确控制。
当前在无人机协同搜索领域，主要集中在理论研究的阶段，将其运用在实践方面的相对较少。且目前对未知环境的目标搜索主要是以单机为主，在搜索过程中搭载价格昂贵的传感器，导致成本较高、拓展性较差、不宜实现对动态环境的探测搜索。
如专利号CN201821267104.9公布了一种无人机机群搜索救援系统，该专利通过利用无人机搭载超宽声明探测雷达、无线电频谱探测源、SAR成像探测源、光学成像探测源实现实时采集信息的回传以及数据融合，该系统可以接收来自地面的控制指令，但该系统无法实现自主控制，比如探测到信息之后无法实现自主操作。
如专利号CN201721608946.1公布了一种无人机搜索系统，该专利主要是通过无人机搭载传输设备、旋转云台、图像/视频采集设备以及人脸识别设备实现对采集到的信息的回传以及接收来自地面站端的控制指令信息。该专利可以实现单架无人机的搜索工作，但是利用单架无人机进行大范围搜索效率相对较低，无法实现对大范围的未知环境的搜索，且自主性相对较差。
如专利号CN201821431052.4公布一种无人机海上搜救装置，该专利主要通过无人机与无人船相结合的方式实现协同搜索功能，无人机搭载定位导航模块、红外感应模块、红外摄像模块、图像信号处理模块、无线通信模块等完成对海上目标的搜救工作，该专利可以实现对环境的探测以及实现信息处理发送等功能，但是该专利无法实现对多架无人机的协同控制，无法运用在大范围的搜索环境中。
实用新型内容
本实用新型针对上述不足提供一种用于协同搜索平台的视觉无人机。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机，包括无人机本体，所述的无人机本体由控制器控制作动；所述的无人机本体上设有ZED双目摄像头，无人机本体的底部布置图像处理设备，ZED双目摄像头获取地面目标图像信息传递至图像处理设备进行处理；图像处理设备将处理后的地面目标图像信息传递至无人机本体上的控制器，由控制器控制无人机本体的飞行轨迹。
本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机，所述的图像处理设备采用英伟达TX2板卡，英伟达TX2板卡由上板卡、下板卡、传感器；所述的上板卡与下板卡之间布置处理芯片。
本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机，所述的英伟达TX2板卡将处理后的地面目标图像信息转换成Mavlink数据发送给无人机本体的控制器。
本实用新型所述的用于协同搜索视觉无人机的协同搜索平台，其特征在于：该协同搜索平台包括地面控制站，无线传输设备；地面控制站通过无线传输设备控制或接受多架视觉无人机发送的目标信息。
有益效果
本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机，采用英伟达TX2板卡获取ZED双目摄像头采集到的图像数据计算出相对位置坐标，结合无人机经纬度坐标计算出目标物的经纬度坐标进而将其坐标传输给无人机控制器部分进行处理，以便利用无人机集群实现对未知环境进行目标搜索。
该平台具有良好的移植性以及拓展性，且无须搭载昂贵的检测设备，可实现对多种未知环境进行目标搜索。该应用具有良好的发展前景，尤其是在军事领域可利用无人机对危险的未知环境进行搜索减少不必要的人力物力投入，是未来无人机应用技术发展的主流趋势。
附图说明
图1是本实用新型的无人机结构示意图；
图2是本实用新型的无人机地面站示意图；
图3是本实用新型的ZED双目摄像头示意图；
图4是本实用新型的英伟达TX2板卡示意图；
图5是本实用新型的无人机执行动作流程图；
图6是本实用新型的多无人机搜索系统或平台结构示意图。
图中1 无人机主体部分，2 ZED双目摄像头，3 英伟达TX2板卡，4 无人机地面站，11控制器，12机臂，13伺服电机，14桨叶，15GPS ，16机腿架，17电池盒， 21双目摄像头左目，22双目摄像头右目，31上板卡，32传感器，33下板卡。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图1所示：本实用新型所述的用于协同搜索平台的视觉无人机主要分为无人机主体部分、ZED双目摄像头，英伟达TX2板卡三个部分，考虑到无人机在飞行过程中的稳定性以及双目摄像头识别的准确度，本实用新型将ZED双目摄像头、电池盒以及英伟达TX2板卡均安装在无人机的中心位置。在无人机飞行过程中主要依靠ZED双目摄像头进行对区域内物体的扫描以及区分，主要依靠英伟达TX2板卡将ZED双目摄像头采集的目标物或威胁物信息进行处理，进而利用内置Mavros将目标物或威胁物经纬度信息传输给无人机的控制器，再由控制器做出相应的处理控制无人机作出合理性的动作，直至搜索任务结束。
图2所示：本实用新型的无人机地面站示意图如附，该地面站是结合该平台的具体功能而编写。该地面站可连接集群中所有无人机，并可显示每架无人机的具体参数信息。该地面站可根据集群中无人机数量实时规划无人机的飞行航迹，并设置有上传航点、起飞、降落等按钮，任务规划完成后，点击相应按钮即可完成具体操作。在无人机飞行过程中，该地面站的地图界面可显示每架无人机实时的轨迹信息，且可实时显示由无人机识别到的目标或者威胁的位置信息，便于操作者实时查看搜索区域内的目标以及威胁的具体信息。
ZED双目相机图像采集界面，该界面可显示无人机在搜索过程中采集到的实时的图像信息，根据载入其中的训练集可判断该物体属于目标或者威胁。
如附图3所示：本实用新型的双目摄像头示意图，该双目摄像头采用ZED双目摄像头进行识别以及扫描，由于该摄像头属于广角摄像头，即可使用该型号双目摄像头扫描出无人机前方范围内所有的目标物以及威胁物，并可利用该摄像头计算出无人机与目标物或威胁物的相对距离以便无人机控制器使用该数据。
附图4所示：本实用新型的英伟达TX2板卡如该板卡装载有Ubuntu操作系统以及Mavros可将双目摄像头采集的图像信息转换为具体的距离信息。此外，通过Mavros可实时获取无人机实时的经纬度信息，该信息可与计算出的距离信息融合进而计算出目标或者威胁的经纬度信息，再利用Mavlink通信协议将目标或者威胁的经纬度信息传输给无人机控制器控制无人机飞行。
附图5所示，具体的使用流程如首先，地面站根据需要搜索的范围规划无人机集群中每架无人机的航迹信息，航迹信息规划完毕后点击上传按钮将航迹信息传输给每架无人机，确保每架无人机收到航迹后点击起飞按钮开始执行搜索任务。在无人机飞行过程中由安装在电池盒中的16V锂电池提供电力供给安装在机臂上面的伺服电机动力装置转动提供动力进而带动安装在电机之上的桨叶转动产生升力保证飞行任务的顺利完成。无人机在执行搜索任务时如ZED双目摄像头扫描到威胁物或者目标物，则可通过英伟达TX2计算目标或者威胁的经纬度信息进而传输给无人机控制器进行数据融合处理，经过处理后无人机控制器可发出相应的PWM波来控制无人机运动，直至完成本次搜索任务。
如图6所示：无人机协同搜索系统主要包含多架带有视觉的无人机以及地面控制站，当无人机利用搭载的摄像头在飞行的过程中识别到目标或者威胁时，可将采集到的数据信息传输至板载计算机进行数据处理，本系统包含多架上述无人机实现对未知环境的搜索，另外还包括ZED双目相机图像采集界面，该界面可显示无人机在搜索过程中采集到的实时的图像信息，根据载入其中的训练集可判断该物体属于目标或者威胁，将发现的目标或者威胁过英伟达TX2板卡将该物体的信息传输给飞控系统，无人机做进一步的动作，同时飞控系统也将该物体的信息传输给地面控制站进行显示完成交互，相当于无人机与地面站控制站以及采集回传视频界面构成一个完整的搜索系统。
本平台将数据进行转化进而将数据利用串口通讯传输给无人机的控制器，无人机进而执行相应的动作完成对未知环境的搜索。
本实用新型主要是在视觉辅助下快速发现搜索范围内目标物以及威胁物，并将目标或者威胁的信息做相应的处理进行可视化显示，可快速实现对未知区域的多无人机协同搜索。此外，该实用新型具有良好的拓展性以及可移植性，不仅在民用领域具有广泛地应用前景，而且近年来在军事领域也具有良好的发展趋势，在对未知区域进行搜索时可减少大量人力物力的投入，最大程度的体现了无人机的价值。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种用于协同搜索视觉无人机，包括无人机本体，其特征在于：所述的无人机本体由控制器控制作动；所述的无人机本体上设有ZED双目摄像头，无人机本体的底部布置图像处理设备，ZED双目摄像头获取地面目标图像信息传递至图像处理设备进行处理； 图像处理设备将处理后的地面目标图像信息传递至无人机本体上的控制器，由控制器控制无人机本体的飞行轨迹。
2.根据权利要求1所述的用于协同搜索视觉无人机，其特征在于：所述的图像处理设备采用英伟达TX2板卡，英伟达TX2板卡由上板卡、下板卡、传感器；所述的上板卡与下板卡之间布置处理芯片。
3.根据权利要求2所述的用于协同搜索视觉无人机，其特征在于：所述的英伟达TX2板卡将处理后的地面目标图像信息转换成Mavlink数据发送给无人机本体的控制器。
4.一种利用上述权利要求1至3任意一项所述的用于协同搜索视觉无人机的协同搜索平台，其特征在于：该协同搜索平台包括地面控制站，无线传输设备；地面控制站通过无线传输设备控制或接受多架视觉无人机发送的目标信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023177429.8U CN213750765U (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202023177429.8U CN213750765U (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台 |
Publications (1)
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Family
ID=76836562
Family Applications (1)
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| CN202023177429.8U Active CN213750765U (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种用于协同搜索视觉无人机及协同搜索平台 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN213750765U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113867377A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 重庆大学 | 基于ros的视觉四旋翼无人机及其开发系统 |
| CN114967728A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-08-30 | 珠海紫燕无人飞行器有限公司 | 一种无人机集群协同搜索方法 |
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2020
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