一種基于dsp的光流值算法避障無人機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，包括無人機(jī)本體(1)、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器分別設(shè)置在無人機(jī)本體(1)上，其中GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器和RC接收器分別連接至DSP控制芯片，還包括CCD攝像機(jī)、平衡檢測模塊和平衡翼；所述CCD攝像機(jī)和平衡檢測模塊的輸出端分別與DSP控制芯片連接；所述平衡翼垂直設(shè)置在無人機(jī)本體(1)上；所述無人機(jī)本體(1)的無人機(jī)旋翼和平衡翼分別由DSP控制芯片控制。本方案不僅能快速有效的避障，同時(shí)在避障過程中依然可以保證無人機(jī)機(jī)身的平衡。
【專利說明】
一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及無人機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)無人機(jī)控制、自主著陸等方面的研究不斷取得巨大成果，包括在無人機(jī)偵查、救援等軍事活動(dòng)、攝影測量以及農(nóng)場作業(yè)等實(shí)際操作中，無人機(jī)無時(shí)無刻不在體現(xiàn)其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。
[0003]考慮到無人機(jī)作業(yè)時(shí)常會(huì)遇到復(fù)雜的地形，尤其是在大城市中，無人機(jī)如何實(shí)現(xiàn)智能避障已成為一個(gè)研究的熱門課題，它關(guān)系著無人機(jī)是否能夠順利的完成任務(wù)，也關(guān)系著無人機(jī)是否能夠安全返航。同時(shí)，自主、快速避障也是無人機(jī)自主化、智能化的顯著標(biāo)志。由于無人機(jī)具有機(jī)動(dòng)性好、續(xù)航能力強(qiáng)、隱蔽性高、成本低，無人機(jī)應(yīng)用的地位也在不斷升高，因此對(duì)于無人機(jī)的智能控制研究具有很廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于:無人機(jī)存在GPS全球定位導(dǎo)航局部失效的缺點(diǎn)(如室內(nèi)作業(yè)或者建筑物密集地帶)，以及INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)漂移誤差的影響；同時(shí)無人機(jī)在進(jìn)行避障動(dòng)作時(shí)，機(jī)身平衡度較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，不僅能有快速有效的避障，同時(shí)在避障過程中依然可以保證無人機(jī)機(jī)身的平衡。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題:
[0007]—種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，包括無人機(jī)本體、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器分別設(shè)置在無人機(jī)本體上，其中GPS/INS組合制導(dǎo)模塊、氣壓傳感器和RC接收器分別連接至DSP控制芯片，還包括CXD攝像機(jī)、平衡檢測模塊和平衡翼；
[0008]所述CCD攝像機(jī)和平衡檢測模塊的輸出端分別與DSP控制芯片連接；
[0009]所述平衡翼垂直設(shè)置在無人機(jī)本體上；
[0010]所述無人機(jī)本體的無人機(jī)旋翼和平衡翼分別由DSP控制芯片控制。
[0011]達(dá)到的技術(shù)效果是:本方案中采用CCD攝像機(jī)作為圖像識(shí)別模塊，同時(shí)利用DSP控制芯片進(jìn)行光流值的避障算法來控制無人機(jī)旋翼的動(dòng)作，達(dá)到避障的作用。同時(shí)由于無人機(jī)的旋翼螺旋槳一般是水平設(shè)置，其反沖力朝上，因此在進(jìn)行左右閃避時(shí)，無人機(jī)機(jī)身平衡感較差，產(chǎn)生一定的波動(dòng)。因此本方案中垂直設(shè)計(jì)有一平衡翼，當(dāng)平衡檢測模塊檢測到機(jī)身不平衡時(shí)，通過平衡翼進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保機(jī)身時(shí)刻處于平衡狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選的，所述RC接收器是3DR Rad1915MHz無線數(shù)據(jù)傳輸器。
[0013]優(yōu)選的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。
[0014]進(jìn)一步的，所述平衡檢測模塊包括分別設(shè)置在無人機(jī)旋翼上的平衡傳感器，平衡傳感器的輸出端連接至DSP控制芯片。
[0015]具體的，所述無人機(jī)本體為四翼無人機(jī)包括四個(gè)無人機(jī)旋翼，所述平衡檢測模塊包括四個(gè)平衡傳感器，所述四個(gè)平衡傳感器分別安裝在四個(gè)無人機(jī)旋翼上。
[0016]進(jìn)一步的，所述平衡翼包括螺旋槳、翼臂和電機(jī)，所述翼臂垂直安裝在無人機(jī)本體上，所述電機(jī)安裝在翼臂上端，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與無人機(jī)本體平行，所述螺旋槳安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上。平衡翼的螺旋槳與機(jī)身本體的旋翼垂直設(shè)置，使得可以有效平衡機(jī)身在避障過程中發(fā)生顛簸。
[0017]優(yōu)選的，所述CCD攝像機(jī)通過萬向轉(zhuǎn)軸活動(dòng)安裝在無人機(jī)本體底部。通過萬向轉(zhuǎn)軸設(shè)置在底部可以使觀察范圍最廣。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:和傳統(tǒng)的無人機(jī)相比，本方案中的無人機(jī)通過機(jī)載CCD攝像機(jī)作為圖像傳感器代替激光雷達(dá)測距儀，并由專用DSP處理器對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理、閾值化、特征識(shí)別等過程，來實(shí)現(xiàn)飛行器對(duì)前方障礙的快速識(shí)別，然后經(jīng)過飛控計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令，實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)飛行器的俯仰角、偏航角和滾轉(zhuǎn)角，使飛行器能夠快速、穩(wěn)定的避開障礙物，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的完美避障；同時(shí)通過平衡檢測單元和平衡翼可以進(jìn)行避障過程中的平衡調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意的俯視圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0023]如圖1、圖2、圖3所示:
[0024]一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，包括無人機(jī)本體1、DSP控制芯片、CXD攝像機(jī)、平衡檢測模塊和平衡翼、RC接收器和GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器。
[0025]上述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器分別設(shè)置在無人機(jī)本體I上，其中GPS/INS組合制導(dǎo)模塊、氣壓傳感器和RC接收器分別連接至DSP控制芯片。
[0026]上述C⑶攝像機(jī)和平衡檢測模塊的輸出端分別與DSP控制芯片連接。
[0027]上述平衡翼垂直設(shè)置在無人機(jī)本體I上;無人機(jī)本體I的無人機(jī)旋翼和平衡翼分別由DSP控制芯片控制。
[0028]其中，上述DSP控制芯片和平衡檢測模塊、平衡翼、RC接收器和GPS/INS組合制導(dǎo)模塊、氣壓傳感器的輸出電路全部集成在同一塊電路板上，電路板內(nèi)置在無人機(jī)本體I內(nèi)。
[0029]優(yōu)選的，所述RC接收器是3DR Rad1915MHz無線數(shù)據(jù)傳輸器。
[0030]優(yōu)選的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。
[0031]采用CXD攝像機(jī)作為圖像傳感器，采用性能高速的DSP控制芯片DM642芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理，完成障礙物識(shí)別等任務(wù)，遙控發(fā)射器和接收器頻率為2.4GHz，為避免頻率相同下，信號(hào)的干擾，故舍棄傳輸距離更遠(yuǎn)的XBee無線數(shù)據(jù)傳輸器2.4GHz，選擇傳輸距離較近，但3DR Rad1915MHz無線數(shù)據(jù)傳輸器。地面站由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制以及相應(yīng)軟件組成，對(duì)飛行器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0032]上述平衡檢測模塊包括分別設(shè)置在無人機(jī)旋翼2上的平衡傳感器，平衡傳感器的輸出端連接至DSP控制芯片。
[0033]具體的，本實(shí)施例中的無人機(jī)本體I為四翼無人機(jī)包括四個(gè)無人機(jī)旋翼2，所述平衡檢測模塊包括四個(gè)平衡傳感器，所述四個(gè)平衡傳感器分別安裝在四個(gè)無人機(jī)旋翼2上。四個(gè)平衡傳感器安裝后處于同一水平面，當(dāng)彼此間不處于同一平面時(shí)，表示機(jī)身處于不平衡狀態(tài)，DSP控制芯片則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0034]上述平衡翼包括螺旋槳3、翼臂4和電機(jī)5，所述翼臂4垂直安裝在無人機(jī)本體I上，所述電機(jī)5安裝在翼臂4上端，電機(jī)5轉(zhuǎn)軸與無人機(jī)本體I平行，所述螺旋槳3安裝在電機(jī)5轉(zhuǎn)軸上。
[0035]其中，本實(shí)施例所提到的螺旋槳外圍都設(shè)置有護(hù)殼。
[0036]優(yōu)選的，所述CCD攝像機(jī)通過萬向轉(zhuǎn)軸活動(dòng)安裝在無人機(jī)本體I底部。CCD攝像機(jī)可以在無人機(jī)底部實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)。
[0037]以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，包括無人機(jī)本體(I)、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS組合制導(dǎo)模塊以及氣壓傳感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS組合制導(dǎo)模塊及氣壓傳感器分別設(shè)置在無人機(jī)本體(I)上，其中GPS/INS組合制導(dǎo)模塊、氣壓傳感器和RC接收器分別連接至DSP控制芯片，其特征在于:還包括CCD攝像機(jī)、平衡檢測模塊和平衡翼； 所述CCD攝像機(jī)和平衡檢測模塊的輸出端分別與DSP控制芯片連接； 所述平衡翼垂直設(shè)置在無人機(jī)本體(I)上； 所述無人機(jī)本體(I)的無人機(jī)旋翼和平衡翼分別由DSP控制芯片控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述RC接收器是3DR Rad1 915MHz無線數(shù)據(jù)傳輸器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述DSP控制芯片是DM642芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述平衡檢測模塊包括分別設(shè)置在無人機(jī)旋翼(2)上的平衡傳感器，平衡傳感器的輸出端連接至DSP控制芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述無人機(jī)本體(I)為四翼無人機(jī)，包括四個(gè)無人機(jī)旋翼(2)，所述平衡檢測模塊包括四個(gè)平衡傳感器，所述四個(gè)平衡傳感器分別安裝在四個(gè)無人機(jī)旋翼(2)上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述平衡翼包括螺旋槳(3)、翼臂(4)和電機(jī)(5)，所述翼臂(4)垂直安裝在無人機(jī)本體(I)上，所述電機(jī)(5)安裝在翼臂(4)上端，電機(jī)(5)轉(zhuǎn)軸與無人機(jī)本體(I)平行，所述螺旋槳(3)安裝在電機(jī)(5)轉(zhuǎn)軸上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的光流值算法避障無人機(jī)，其特征在于:所述CCD攝像機(jī)通過萬向轉(zhuǎn)軸活動(dòng)安裝在無人機(jī)本體(I)底部。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK205644284SQ201620443949
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】肖祖銘, 郭瞻, 孫小霞
【申請(qǐng)人】景德鎮(zhèn)學(xué)院