关于实用新型一种无人机载人眼安全激光测距机的研究
关于实用新型一种无人机载人眼安全激光测距机的研究
作者:杨钦 ;黄劭 ;梁开朗 ;易欢
1 无人机技术存在的不足
现有的无人机第一人称视觉是属于单摄像头的2D 应用效果,所回传的画面无法真实反映真实景深体现两个物体之间的距离,就犹如人的单眼睛对距离的判断存在较大的困难甚至无法判断,因此无法对前方的障碍物进行预判,容易造成坠机事故的发生。另外现有无人机无法标定离地高度,无法时刻保持安全的飞行高度,一旦需要紧急避让或者遇到疾风,容易极速坠落与地面发生碰撞,造成无人机损坏。
2 无人机载人眼安全激光测距仪机的技术方案及具体实施方式 为解决现有技术的不足,本实用新型研究提供了一种无人机载人眼安全激光测距机,下面结合图和具体实施例详细解析:
(1)一种无人机载人眼安全激光测距机,在无人机底部的安装平台 1,安装平台作为本实用新型各部件的载体,安装平台 1 底部设置激光测距模块2,激光测距模块用于测量无人机与地面的距离,安装平台1 上设置轴座3,轴座3 上设置通孔4,通孔4 内设置转轴5,转轴5 上固定设置平板6,转轴5 一端的安装平台1 上设置第一电机7,第一电机7 与转轴5 之间设置第一传动装置8,第一电机通过第一传动装置带动平板的转动。平板 5 顶部两端分别设置第一摄像机9 和第二摄像机10,第一摄像机9 底部固定设置第一竖轴11,第一竖轴11 与平板5 轴承连接,第一竖轴11 一侧设置第二电机12,第二电机12 与第一竖轴11 之间设置第二传动装置13,第二摄像机10 底部固定设置第二竖轴 14,第二竖轴 14 与平板 5 轴承连接,第二竖轴14 与第一竖轴11 之间设置第三传动装置15,第二电机通过第一传动装置和第三传动装置的配合同时驱动第一摄像机和第二摄像机的转动。平板 5 上设置处理器 16,第一电机 6、激光测距模块8、第一摄像机 9、第二摄像机 10 和第二电机 12 均与处理器 16 信号连接,一种无人机载人眼安全激光测距机还包括与处理器16 信号连接的遥控装置17。遥控装置可以通过处理器遥控第一电机和第二电机正反转和停止动作,处理器可以将激光测距模块的测量结果传递到遥控装置,将高度实时呈现在遥控装置的屏幕上,处理器可以通过 opencv 视觉程序语言对两个摄像头采集回来的图像信息进行三维空间的计算、理解、图像解析,形成类似人类视觉三维空间效果。经过处理后的视频输出到无人机的飞控 isod 模块,在 iosd 模块中把视频与来自飞控当前飞行参数的叠加形成飞行视象输送到图传发射进而回传到遥控装置,从而形成具有空间感的飞行画面。处理器包括 Xilinx 公司的 spartan-3 系列 FPGA 芯片和 NVIDIA 公司的TK1 处理器,FPGA 芯片利用其并行处理能力,同时采集第一摄像机和第二摄像机的数据与并发送到 TK1 上,TK1 运行 Linux 操作系统,TK1 与无人机的飞控 isod 模块信号连接,并通过飞控 isod 模块接受遥控装置的遥控。安装平台1 底部设置支腿20,支腿与安装平台底部螺钉连接,支腿 20 中部螺钉连接有弹簧,支腿 20 设置多个,本实施例中设置4 个。
(2)本实用新型在使用时,通过遥控装置17 遥控无人机起飞,安装平台 1 底部的激光测距模块 2 启动,对无人机和地面之间的距离进行测量,并将数据传递到处理器 16 上,处理器 16 将数据通过无人机上的飞控 isod 模块传递到遥控装置 17 的显示屏上。通过遥控装置 17 可以控制第一摄像机 9 和第二摄像机 10 的运行,遥控装置 17 通过处理器 16 控制第一电机 7 正反转,第一电机 7 通过第一传动装置 8 带动转轴 5 在轴座 3 的通孔 4 内正反转,从而使平板 6相对于轴座 3 顺、逆时针摆动,遥控装置 17 通过处理器 16 控制第二电机12 正反转,第二电机12 通过第二传动装置13 带动第一竖轴11 正反转,第一竖轴11 上的第一摄像机9 跟随第一竖轴11 顺、逆时针摆动,第一竖轴11 与第二竖轴14 之间的第三传动装置15 使第一竖轴 11 和第二竖轴 14 能够同步转动,因此第一摄像机 9 与第二摄像机 10 在遥控装置 17 的遥控下可以同步顺、逆时针摆动。第一摄像机9 和第二摄像机10 将信号传递到处理器16,处理器16 对图像进行分析处理,经过处理后的视频输出到无人机的飞控 isod 模块,在iosd 模块中把视频与来自飞控当前飞行参数的叠加形成飞行视象输送到图传发射进而回传到遥控装置17。
3 结束语
通过双摄像头的同步运行,将影像信号传输到处理器,处理器通过对两组图像的分析标定出障碍物的距离,为操作者提供尺寸参考,安装平台底部的激光测距模块能够实时测定无人机距离底面的高度,为操作人员提供高度参考,使无人机时刻保持安全高度飞行,为突发状况提供高度缓冲;激光测距模块包括激光发射接收单元和计时电路,激光测距模块根据激光发射接收单元发射和接收激光的信号差异计算无人机与地面之间的距离,使无人机时刻保持安全高度飞行,为突发状况提供高度缓冲;激光发射接收单元通过激光发射器、激光接收器、激光发射接收电路和光学系统的配合,对无人机距离底面的高度进行标定,使无人机时刻保持安全高度飞行;安装平台底部设置多个弹簧支腿,可以在无人机起降或者意外摔落时起到一定的缓冲作用;以上技术的应用,减小坠机事故发生的概率,保证了无人机的安全。
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