[發(fā)明專利]一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811635228.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109521785B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀淵;雷松濤;童玄;戴真;趙俊波;郭金超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)，基于四旋翼飛行器，實現(xiàn)人臉的跟蹤拍攝，其特征在于：包括設(shè)置于飛行器上的運動控制模塊PL、主控制模塊、遙控器解碼器、捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器、圖像捕獲裝置、無線路由模塊、以及分別對應(yīng)于四個旋翼電機的電調(diào)；

其中，主控制模塊為雙核處理器，主控制模塊中的其中一個處理器用于加載應(yīng)用圖像處理控制與無線數(shù)據(jù)傳輸控制，該處理器中的圖像處理控制經(jīng)USB接口對接圖像捕獲裝置、實時獲取圖像，并對所獲取圖像執(zhí)行人臉識別跟蹤控制、獲得人臉跟蹤信息，以及經(jīng)預(yù)設(shè)總線向運動控制模塊PL發(fā)送人臉跟蹤信息；該處理器中的無線數(shù)據(jù)傳輸控制基于預(yù)設(shè)通信模式、經(jīng)網(wǎng)卡對接無線路由模塊，并通過無線路由模塊實現(xiàn)該處理器中系統(tǒng)信息與外界設(shè)備的通信；

運動控制模塊PL用于加載應(yīng)用跟蹤指令生成模塊、PPM信號解調(diào)模塊、總線輸入接口、以及分別對應(yīng)四個旋翼電機的PWM發(fā)生器；運動控制模塊PL中的跟蹤指令生成模塊用于根據(jù)人臉跟蹤信息生成跟蹤控制指令，并經(jīng)預(yù)設(shè)總線向主控制模塊中的另一個處理器進行發(fā)送；運動控制模塊PL中的PPM信號解調(diào)模塊用于接收經(jīng)遙控器解碼器解碼、并轉(zhuǎn)換后的PPM控制信號，并對所接收PPM控制信號進行解調(diào)，獲得分別對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的PPM控制信號，再經(jīng)預(yù)設(shè)總線向主控制模塊中的另一個處理器進行發(fā)送；運動控制模塊PL中的總線輸入接口用于接收捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器的檢測數(shù)據(jù)，并經(jīng)預(yù)設(shè)總線向主控制模塊中的另一個處理器進行發(fā)送；

主控制模塊中的另一個處理器用于加載應(yīng)用飛行控制系統(tǒng)，飛行控制系統(tǒng)根據(jù)跟蹤控制指令、分別對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的PPM控制信號、以及來自捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器的檢測數(shù)據(jù)，獲得分別對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的電機控制信號，并經(jīng)預(yù)設(shè)總線發(fā)送至運動控制模塊PL中分別對應(yīng)四個旋翼電機的PWM發(fā)生器中；運動控制模塊PL中分別對應(yīng)四個旋翼電機的PWM發(fā)生器、分別根據(jù)對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的電機控制信號生成相應(yīng)PWM波形控制指令，并分別發(fā)送至分別對應(yīng)四個旋翼電機的電調(diào)上，進而由四個電調(diào)分別根據(jù)所接收PWM波形控制指令，針對對應(yīng)旋翼電機進行控制，實現(xiàn)飛行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)，其特征在于：所述主控制模塊另一個處理器的飛行控制系統(tǒng)中，根據(jù)跟蹤拍攝的模式選擇，將跟蹤控制指令、以及分別對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的PPM控制信號，發(fā)送至分別對應(yīng)各飛行控制通道控制的指令信號生成模塊中，生成分別對應(yīng)各飛行控制通道控制的設(shè)計控制信號；

同時，根據(jù)來自捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器的檢測數(shù)據(jù)，進行飛行器三維位置校準和偏航角計算；并根據(jù)飛行器三維位置校準進行飛行器姿態(tài)解算，以及根據(jù)偏航角計算，分別得到飛行器相應(yīng)飛行控制通道的狀態(tài)；

根據(jù)飛行器三維位置校準進行飛行器姿態(tài)解算中，首先針對飛行器三維位置校準數(shù)據(jù)進行卡爾曼濾波，然后針對濾波結(jié)果數(shù)據(jù)應(yīng)用四元數(shù)姿態(tài)解算法或二階畢卡法進行處理，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)解算，得到飛行器對應(yīng)橫滾控制通道、俯仰控制通道的狀態(tài)，以及根據(jù)偏航角計算，得到飛行器對應(yīng)偏航控制通道的狀態(tài)；

根據(jù)分別對應(yīng)各飛行控制通道控制的設(shè)計控制信號，以及飛行器相應(yīng)飛行控制通道的狀態(tài)，應(yīng)用PID控制，獲得電機控制信號，獲得分別對應(yīng)預(yù)設(shè)各飛行控制通道的電機控制信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)，其特征在于：所述捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器包括慣導(dǎo)傳感器和磁力計，所述運動控制模塊PL中的總線輸入接口為兩個，各個總線輸入接口分別一一對應(yīng)、接收慣導(dǎo)傳感器和磁力計的檢測數(shù)據(jù)，并經(jīng)預(yù)設(shè)總線向主控制模塊中的另一個處理器進行發(fā)送，主控制模塊中的另一個處理器根據(jù)來自慣導(dǎo)傳感器的檢測數(shù)據(jù)，進行飛行器三維位置校準，以及根據(jù)來自磁力計的檢測數(shù)據(jù)，進行偏航角計算。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)，其特征在于：所述慣導(dǎo)傳感器為MPU6050，所述磁力計為HMC5883L。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種隨身拍智能旋翼飛行器系統(tǒng)，其特征在于：所述主控制模塊中的圖像處理控制針對所獲取圖像，應(yīng)用opencv進行人臉坐標位置提取，并采用Camshift算法通過多次調(diào)用均值漂移算法，執(zhí)行人臉識別跟蹤控制。