[發明專利]基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統

在審

• 申請號: 201710727623.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107450583A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 陳朋;黨源杰;徐天宇;王海霞;梁榮華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述系統由Qx200四旋翼機架(1000)、信號轉接板(1100)、高通驍龍控制板(1200)三部分組成；其中高通驍龍控制板(1200)用于實現系統的飛行控制、運動目標檢測與跟蹤、無人機跟蹤飛行；信號轉接板(1100)用于實現高通驍龍處理器的串行電機控制信號的轉換和面向系統的電源輸出；Qx200四旋翼機架(1000)作為系統的基礎構架，用于負責執行高通驍龍控制板(1200)和信號轉接板(1100)的控制命令，實現跟蹤飛行。

2.如權利要求1所述的基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述Qx200四旋翼機架(1000)是系統的機械結構基礎，4045二葉槳(1001)、直流無刷電機(1002)、信號轉接板(1100)、電機調速器(1101)、高通驍龍控制板(1200)、GPS模塊(1202)均設置在Qx200四旋翼機架(1000)上；其中，所述四旋翼機架采用軸距為200mm的四旋翼機架，材料為碳纖維；所述4045二葉槳(1001)的直徑為10.16cm，螺距為11.43cm，材質為塑料，本系統共含有4個二葉槳；所述直流無刷電機(1002)型號有兩種：BLH7705、BLH7706，分別對應正轉電機和反轉電機，該直流無刷電機在電壓7.2v下的空載轉速為21600轉每分鐘，本系統共含有4個直流無刷電機。

3.如權利要求1或2所述的基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述信號轉接板(1100)中，電機調速器(1101)直接和該轉接板電機控制輸出接口相連；該信號轉接板(1100)的硬件接口包括一個串行接口、一個電源輸出接口、一個電池輸入接口、四個電機控制輸出接口、一個芯片燒寫接口和一個電源測試接口，該轉接板包含兩個模塊，信號轉換模塊和電源模塊；其中，信號轉換模塊采用STM32F103vet6作為信號處理主控芯片，串口信號作為輸入信號，脈寬調制信號作為輸出信號，主控芯片緩存串行信號并且將四個通道的控制信號分別解算出來，隨后轉換生成四路脈寬調制信號從電機控制輸出接口輸出；電源模塊采用LT8612作為電源管理主控芯片輸出5V電壓，該電源芯片主要為高通驍龍控制板(1200)供電，LT1761作為電源從控芯片將5V電壓轉換為3.3V電壓，該電源芯片主要為信號轉接板(1100)中的STM32F103vet6信號處理芯片供電，LTC2946作為電流電壓監測芯片為高通驍龍控制板(1200)提供電池狀態反饋信息。

4.如權利要求3所述的基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述電機調速器(1101)用于負責將信號轉接板輸出的PWM控制信號轉換為三相電壓信號控制直流無刷電機(1002)的轉速，該電機調速器的工作電流為20A，峰值電流為25A，使用ONESHOT125協議進行信號解算。

5.如權利要求1或2所述的基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述高通驍龍控制板(1200)是系統的核心處理模塊，其包含了飛行控制器(1201)、數據協議轉換模塊(1203)、圖像采集模塊(1204)、運動目標檢測模塊(1205)、目標坐標提取模塊(1206)、飛行軌跡發布模塊(1207)，GPS模塊(1202)直接和該控制板的GPS接口連接，信號轉接板(1100)與該控制板的串口和電源接口連接；該高通驍龍控制板(1200)擁有高通驍龍801CPU核心、Hexagon DSP核心、Adreno 330GPU核心、2GB LPDDR3內存，32GB eMMC內存；該處理器運行Linux Ubuntu 14.04操作系統，在此之上使用機器人操作系統(ROS)協同處理多個任務節點，使用OpenCV庫進行圖像運算。

6.如權利要求5所述的基于高通驍龍處理器的無人機運動跟蹤系統，其特征在于：所述飛行控制模塊(1201)運行在高通驍龍處理器DSP核心上，用于實現飛行控制；該模塊采用了基于NuttX實時操作系統的PX4開源飛行控制平臺，該平臺包含了傳感器驅動、執行器驅動、飛行控制、姿態估計和導航軟件模塊，通過GPS模塊實現無人機的定位飛行，該控制器的軟件接口可以接收MAVLink協議的飛行控制指令，通過數據協議轉換模塊(1203)可以在機器人操作系統中實現對飛行器的控制和實時飛行數據讀取。