一种基于dsp的光流值算法避障无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DSP的光流值算法避障无人机，包括无人机本体(1)、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS组合制导模块以及气压传感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS组合制导模块以及气压传感器分别设置在无人机本体(1)上，其中GPS/INS组合制导模块以及气压传感器和RC接收器分别连接至DSP控制芯片，还包括CCD摄像机、平衡检测模块和平衡翼；所述CCD摄像机和平衡检测模块的输出端分别与DSP控制芯片连接；所述平衡翼垂直设置在无人机本体(1)上；所述无人机本体(1)的无人机旋翼和平衡翼分别由DSP控制芯片控制。本方案不仅能快速有效的避障，同时在避障过程中依然可以保证无人机机身的平衡。
【专利说明】
一种基于DSP的光流值算法避障无人机
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种基于DSP的光流值算法避障无人机。
【背景技术】
[0002]近年来，无人机技术发展迅速，对无人机控制、自主着陆等方面的研究不断取得巨大成果，包括在无人机侦查、救援等军事活动、摄影测量以及农场作业等实际操作中，无人机无时无刻不在体现其强大的优势。
[0003]考虑到无人机作业时常会遇到复杂的地形，尤其是在大城市中，无人机如何实现智能避障已成为一个研究的热门课题，它关系着无人机是否能够顺利的完成任务，也关系着无人机是否能够安全返航。同时，自主、快速避障也是无人机自主化、智能化的显著标志。由于无人机具有机动性好、续航能力强、隐蔽性高、成本低，无人机应用的地位也在不断升高，因此对于无人机的智能控制研究具有很广泛的应用前景。
[0004]现有技术的缺点在于:无人机存在GPS全球定位导航局部失效的缺点(如室内作业或者建筑物密集地带)，以及INS惯性导航系统漂移误差的影响；同时无人机在进行避障动作时，机身平衡度较差。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于DSP的光流值算法避障无人机，不仅能有快速有效的避障，同时在避障过程中依然可以保证无人机机身的平衡。
[0006]本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题:
[0007]—种基于DSP的光流值算法避障无人机，包括无人机本体、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS组合制导模块以及气压传感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS组合制导模块以及气压传感器分别设置在无人机本体上，其中GPS/INS组合制导模块、气压传感器和RC接收器分别连接至DSP控制芯片，还包括CXD摄像机、平衡检测模块和平衡翼；
[0008]所述CCD摄像机和平衡检测模块的输出端分别与DSP控制芯片连接；
[0009]所述平衡翼垂直设置在无人机本体上；
[0010]所述无人机本体的无人机旋翼和平衡翼分别由DSP控制芯片控制。
[0011]达到的技术效果是:本方案中采用CCD摄像机作为图像识别模块，同时利用DSP控制芯片进行光流值的避障算法来控制无人机旋翼的动作，达到避障的作用。同时由于无人机的旋翼螺旋桨一般是水平设置，其反冲力朝上，因此在进行左右闪避时，无人机机身平衡感较差，产生一定的波动。因此本方案中垂直设计有一平衡翼，当平衡检测模块检测到机身不平衡时，通过平衡翼进行调节，确保机身时刻处于平衡状态。
[0012]优选的，所述RC接收器是3DR Rad1915MHz无线数据传输器。
[0013]优选的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。
[0014]进一步的，所述平衡检测模块包括分别设置在无人机旋翼上的平衡传感器，平衡传感器的输出端连接至DSP控制芯片。
[0015]具体的，所述无人机本体为四翼无人机包括四个无人机旋翼，所述平衡检测模块包括四个平衡传感器，所述四个平衡传感器分别安装在四个无人机旋翼上。
[0016]进一步的，所述平衡翼包括螺旋桨、翼臂和电机，所述翼臂垂直安装在无人机本体上，所述电机安装在翼臂上端，电机转轴与无人机本体平行，所述螺旋桨安装在电机转轴上。平衡翼的螺旋桨与机身本体的旋翼垂直设置，使得可以有效平衡机身在避障过程中发生颠簸。
[0017]优选的，所述CCD摄像机通过万向转轴活动安装在无人机本体底部。通过万向转轴设置在底部可以使观察范围最广。
[0018]本实用新型的有益效果:和传统的无人机相比，本方案中的无人机通过机载CCD摄像机作为图像传感器代替激光雷达测距仪，并由专用DSP处理器对拍摄的图像进行处理、阈值化、特征识别等过程，来实现飞行器对前方障碍的快速识别，然后经过飞控计算机发出控制指令，实时在线调节飞行器的俯仰角、偏航角和滚转角，使飞行器能够快速、稳定的避开障碍物，实现无人机的完美避障；同时通过平衡检测单元和平衡翼可以进行避障过程中的平衡调节。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构框图；
[0020]图2是本实用新型结构不意的俯视图；
[0021]图3是本实用新型结构不意的主视图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0023]如图1、图2、图3所示:
[0024]一种基于DSP的光流值算法避障无人机，包括无人机本体1、DSP控制芯片、CXD摄像机、平衡检测模块和平衡翼、RC接收器和GPS/INS组合制导模块以及气压传感器。
[0025]上述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS组合制导模块以及气压传感器分别设置在无人机本体I上，其中GPS/INS组合制导模块、气压传感器和RC接收器分别连接至DSP控制芯片。
[0026]上述C⑶摄像机和平衡检测模块的输出端分别与DSP控制芯片连接。
[0027]上述平衡翼垂直设置在无人机本体I上;无人机本体I的无人机旋翼和平衡翼分别由DSP控制芯片控制。
[0028]其中，上述DSP控制芯片和平衡检测模块、平衡翼、RC接收器和GPS/INS组合制导模块、气压传感器的输出电路全部集成在同一块电路板上，电路板内置在无人机本体I内。
[0029]优选的，所述RC接收器是3DR Rad1915MHz无线数据传输器。
[0030]优选的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。
[0031]采用CXD摄像机作为图像传感器，采用性能高速的DSP控制芯片DM642芯片对图像进行处理，完成障碍物识别等任务，遥控发射器和接收器频率为2.4GHz，为避免频率相同下，信号的干扰，故舍弃传输距离更远的XBee无线数据传输器2.4GHz，选择传输距离较近，但3DR Rad1915MHz无线数据传输器。地面站由一台计算机控制以及相应软件组成，对飞行器进行实时监控。
[0032]上述平衡检测模块包括分别设置在无人机旋翼2上的平衡传感器，平衡传感器的输出端连接至DSP控制芯片。
[0033]具体的，本实施例中的无人机本体I为四翼无人机包括四个无人机旋翼2，所述平衡检测模块包括四个平衡传感器，所述四个平衡传感器分别安装在四个无人机旋翼2上。四个平衡传感器安装后处于同一水平面，当彼此间不处于同一平面时，表示机身处于不平衡状态，DSP控制芯片则进行相应的调节。
[0034]上述平衡翼包括螺旋桨3、翼臂4和电机5，所述翼臂4垂直安装在无人机本体I上，所述电机5安装在翼臂4上端，电机5转轴与无人机本体I平行，所述螺旋桨3安装在电机5转轴上。
[0035]其中，本实施例所提到的螺旋桨外围都设置有护壳。
[0036]优选的，所述CCD摄像机通过万向转轴活动安装在无人机本体I底部。CCD摄像机可以在无人机底部实现360°旋转。
[0037]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于DSP的光流值算法避障无人机，包括无人机本体(I)、DSP控制芯片、RC接收器和GPS/INS组合制导模块以及气压传感器，所述DSP控制芯片、RC接收器、GPS/INS组合制导模块及气压传感器分别设置在无人机本体(I)上，其中GPS/INS组合制导模块、气压传感器和RC接收器分别连接至DSP控制芯片，其特征在于:还包括CCD摄像机、平衡检测模块和平衡翼； 所述CCD摄像机和平衡检测模块的输出端分别与DSP控制芯片连接； 所述平衡翼垂直设置在无人机本体(I)上； 所述无人机本体(I)的无人机旋翼和平衡翼分别由DSP控制芯片控制。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述RC接收器是3DR Rad1 915MHz无线数据传输器。3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述DSP控制芯片是DM642芯片。4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述平衡检测模块包括分别设置在无人机旋翼(2)上的平衡传感器，平衡传感器的输出端连接至DSP控制芯片。5.根据权利要求4所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述无人机本体(I)为四翼无人机，包括四个无人机旋翼(2)，所述平衡检测模块包括四个平衡传感器，所述四个平衡传感器分别安装在四个无人机旋翼(2)上。6.根据权利要求1所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述平衡翼包括螺旋桨(3)、翼臂(4)和电机(5)，所述翼臂(4)垂直安装在无人机本体(I)上，所述电机(5)安装在翼臂(4)上端，电机(5)转轴与无人机本体(I)平行，所述螺旋桨(3)安装在电机(5)转轴上。7.根据权利要求1所述的一种基于DSP的光流值算法避障无人机，其特征在于:所述CCD摄像机通过万向转轴活动安装在无人机本体(I)底部。
【文档编号】G05D1/10GK205644284SQ201620443949
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】肖祖铭, 郭瞻, 孙小霞
【申请人】景德镇学院