[發明專利]一種應用于災區搜索的無人機立體視覺隨動系統

在審

• 申請號: 201810268923.3
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108366208A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 華長春;邱學超;張宇;趙凱;劉慶宇;王凱;陳健楠;易義輝;羅皓;陳光博;邱云飛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G08C17/02;G06F3/01;H04N13/332;H04N13/366
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

本發明公開了一種應用于災區搜索的無人機立體視覺隨動系統，包括無人機隨動平臺、遠程通訊系統和本地控制平臺，本系統運用基站實現本地操作員將頭部姿態傳輸到無人機，控制攝像頭跟隨運動，并將無人機上的音視頻傳輸回本地的視頻眼鏡與藍牙耳機，同時結合對音視頻濾波、壓縮等算法，將這樣的無線控制距離延長，穩定性提高，適用于人員難以到達、信號不好的災區進行搜索救援等工作，加強對現場的深度感和立體感，便于完成一些特殊的對現場畫面要求較高的任務。

技術領域

本發明屬于機電控制技術領域，具體涉及一種應用于遠距離惡劣環境下災區搜索的無人機立體視覺隨動系統。

背景技術

無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。與載人飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便、機動性能好等優點。這些突出的優點促使無人機被廣泛的應用于民用和軍用領域，民用方面大多用于航拍，軍事方面應用較多，多應用于人員難以到達的、環境較為危險的情景下，如災區的人員搜索、危險品的泄露排查等。然而現有的將無人機應用在災區作業的技術，還僅僅局限于平面的影像顯示，對于危險災區的特殊情況下，缺乏人員對深度感知感和身歷其境的真實感。

申請號為201610581526.2的發明公開了一種無線頭部運動隨動系統設計方法，利用陀螺+地磁+加速度傳感器的方法，以地面為參照物建立坐標系，靈活分析頭部相對于地面的運動姿態。除此之外，提供了一種無線頭部運動隨動系統設計系統，包括用戶頭部設備和飛機端設備，所述用戶頭部設備包括視頻眼鏡、圖傳接收模塊、主控板、發射器和傳感器檢測板，所述飛機端設備包括接收機、云臺、圖傳發射模塊和攝像頭。本發明使得操作者可以通過佩戴用戶頭部設備來實現對操作者頭部運動姿態的分析，能精確分析操作者頭部相對于地面的運動姿態，操作者可以通過佩戴頭部設備實現操控無人機飛行和目標數據的采集。

但是現有的技術仍存在以下兩點不足：

1.無人機應用在危險的災區情況下，信號傳輸距離較近，無法滿足對于人員無法到達的偏遠地區對于信號傳輸的需要。

2.無人機應用在環境復雜的災區情況下，干擾較多，無人機探測到的圖像及音頻傳輸不穩定，極易丟包，傳輸的數據也具有滯后性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種應用于災區搜索的無人機立體視覺隨動系統，通過操作人員頭戴VR眼鏡和藍牙耳機實時獲取災區現場音視頻，并用頭部運動姿態控制無人機攝像頭的同步運動，同時利用無線網橋和基站實現災區遠距離的信號傳輸。

本發明所述系統包括無人機隨動平臺、遠程通訊系統和本地操控平臺；

所述無人機隨動平臺安裝在無人機上，該平臺包括攝像頭、雙自由度云臺、拾音器和主控模塊；攝像頭安裝在雙自由度云臺上進行視頻信息采集并傳輸至主控模塊，拾音器采集音頻信息同樣傳輸至主控模塊；主控模塊與雙自由度云臺相連并對其進行控制；

遠程通訊系統包括無人機無線收發模塊、基站和本地無線收發模塊；主控模塊與無人機無線收發模塊有線相連；無人機無線收發模塊與基站通過無線技術相連，基站再通過無線技術與本地無線收發模塊相連；

本地控制平臺包括VR視頻眼鏡、藍牙耳機、頭部姿態采集模塊和上位機；本地無線收發模塊將接收到的數據傳輸到上位機中，上位機對數據進行處理，還原為高清晰度的現場視頻與音頻，將視頻投影到VR視頻眼鏡中，音頻傳輸到藍牙耳機中；頭部姿態采集模塊佩戴在操作人員頭部用來采集頭部俯仰角和水平轉動角，將角度信息傳到上位機中進行處理；上位機將頭部姿態信息傳到本地無線收發模塊，經過基站傳遞給無人機收發模塊；無人機收發模塊將頭部姿態信息傳給主控模塊，主控模塊對信息進行解算處理，控制與攝像機相連的雙自由度云臺，使得無人機上攝像頭按照操作人員頭部轉動實時跟隨運動。

進一步的，所述雙自由度云臺中的自由度為空間坐標系中的x軸和z軸兩個方向，模擬頭部的水平和俯仰運動；該雙自由度云臺由舵機控制。