[發明專利]一種基于混合控制技術的無人機偵察系統

有效

• 申請號: 201710628125.2
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107357311B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 吳寧;周芳;葛芬;聶國明;岳新新;李麒鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種基于混合控制技術的無人機偵察系統，該系統包括信號采集模塊、地面站以及無人機。信號采集模塊獲取操控者的腦電信號、肌電信號和頭部運動數據，通過地面站識別出操控者的意念、面部表情和頭部動作種類，并映射為無人機飛行命令，控制無人機巡航目標區域，下傳偵察圖像至地面站進行實時顯示，借助偵察圖像和無人機飛行狀態產生的視覺刺激影響操控者的狀態，產生新的后續飛行命令，進而完成偵察任務。本發明針對災情評估、交通監測、反恐偵察等方面的需求，將人腦意念、頭部動作、面部表情三者應用于無人機控制，支持命令映射的自主配置，擺脫了傳統的鼠標、遙控器等控制器，操控簡單、方便，具有更高的人性化、可靠性和精確性。

技術領域

本發明涉及一種基于混合控制技術的無人機偵察系統，特別涉及一種采用使用者意念、面部表情和頭部動作三者聯合控制無人機運動，進而完成目標區域圖像偵察的系統，屬于無人機偵察系統設計領域。

背景技術

無人機是通過無線電遙控設備或者機載計算機程控系統進行操控的不載人飛行器。它能夠在最大限度保障人員安全的前提下，快速準確接近目標，獲取切實情報。近年，無人機偵察系統在災情評估、交通檢測、軍事領域發揮越來越大的作用。大疆Matrice 100無人機是一款平穩可靠、可靈活擴展的飛行平臺，適合多種無人機應用的開發。

腦-機接口技術是將腦電波轉變現實運動的一種技術，它的研究為人類提供了一種人腦和外部設備直接連接的新方式。通過對腦電信息的分析解讀，可以將其腦電波進一步轉化為相應的執行命令，進而控制一些設備運行。Emotiv EPOC+是一款可以檢測佩戴者腦部活動的腦電耳機，它能夠識別出人腦意念并將其轉化為對外設備的控制命令，此外，這款耳機還能檢測使用者的面部表情以及頭部運動數據。

目前一些技術人員已經實現了使用意念控制無人機運動的系統，但是這些系統的精確性還比較低，無法將其應用于實際。與此同時，市場上還未出現采用操控者意念、面部表情和頭部動作三者共同控制無人機的偵察系統。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種基于混合控制技術的無人機偵察系統，是一種可通過操控者意念、面部表情和頭部動作共同控制無人機飛行，支持自主配置命令映射關系，并借助偵察圖像和飛行狀態數據的實時顯示增強控制精度和有效性，完成目標區域圖像搜集任務的無人機偵察系統。該系統包括信號采集模塊、無人機和地面站三部分。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種基于混合控制技術的無人機偵察系統，包括信號采集模塊、無人機和地面站，其中：

所述信號采集模塊包括腦電測量單元、肌電測量單元以及頭戴式陀螺儀，其中，腦電測量單元用于獲取無人機操控者腦部激發的大腦電流脈沖信號，肌電測量單元用于采集操控者面部肌肉運動產生的肌電信號，頭戴式陀螺儀用于獲取操控者的頭部運動狀態；

所述地面站包括意念識別模塊、面部表情識別模塊、頭部動作識別模塊、命令生成模塊、地面收發模塊、飛行監控模塊、圖像接收模塊、圖像處理模塊以及顯示器，其中，意念識別模塊用于根據腦電測量單元獲取的大腦電流脈沖信號識別無人機操控者的意念類型，面部表情識別模塊用于根據肌電測量單元采集的肌電信號識別無人機操控者的表情種類，頭部動作識別模塊用于根據頭戴式陀螺儀獲取的頭部運動狀態判定無人機操控者的頭部動作；命令生成模塊用于根據無人機操控者的意念類型、面部表情和頭部動作，獲取操控者狀態信息，與命令映射關系匹配后生成無人機飛行命令；地面收發模塊用于飛行命令的發送和飛行狀態數據的接收，飛行監控模塊用于實時監測無人機飛行狀態數據，圖像接收模塊用于接收無人機的偵察信息，圖像處理模塊用于對無人機的偵查信息進行播放、錄制；顯示器用于顯示偵查信息和飛行狀態信息，刺激影響操控者的狀態，以產生新的后續飛行命令，進而完成偵察任務；