一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置的制作方法

本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置。

背景技术：

随着无人机民用化不断推进，越来越多的无人机应用于环境测绘、地质勘测、地貌信息收集、电力巡检等场合。由于厂商所生产的无人机，其搭载的原装摄像设备并非专用设备、使用局限性高，致使无人机在上述领域中的效率是极为低下的。

为了提高无人机在特殊作业中的效率，需要将原装摄像设备改装为专用摄像设备。其中，专用摄像设备与无人机的机械连接是较为容易实现。难点在于，专用摄像设备与无人机不适配的问题。由于无人机的电气控制系统是无人机厂商自主研发设计的，用户的专用摄像设备无法与无人机进行电气控制连接；使得无人机的遥控设备无法控制专用摄像设备。

因此，需要额外的遥控设备，单独控制专用摄像设备进行作业；但这无疑对改装的硬件要求高，且加大了用户的操作难度。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决非无人机原本搭载的摄像设备，其难以与无人机电气控制连接的技术问题，提供一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，该装置分别与无人机和摄像设备连接，实现无人机控制额外的摄像设备。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，包括相互连接的mcu模块和电源模块；

所述mcu模块分别与无人机和摄像设备连接；

所述mcu模块获取无人机上的触发信号并将触发信号转换为脉冲信号，mcu模块通过脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作；

其中，触发信号用于控制无人机上的指示灯显示无人机进行摄像的执行状态。

优选地，所述mcu模块包括相互连接的控制单元和信号转换电路；

所述控制单元与无人机连接以获取触发信号；所述信号转换电路与摄像设备连接，信号转换电路将触发信号转换为脉冲信号并输送至摄像设备。

优选地，该装置还包括与控制单元连接的usb模块；

所述usb模块设置有miniusb接口，usb模块用于传输数据；

所述控制单元设置有用于连接摄像设备的连接电路。

优选地，该装置还包括与mcu模块连接的指示灯模块；

所述指示灯模块包括若干led灯；所述muc模块根据预设的规则控制相应的led灯启闭，以显示摄像设备的执行状态。

优选地，所述电源模块设置有ad采样单元。

进一步地，所述控制单元包括芯片u1、以及与芯片u1连接的接口j3、接口j7和接口j4；所述芯片u1采用stm32f103r8t6芯片；

所述信号转换电路包括can收发器u9、电容c14、电阻r52、电阻r53、电阻r54和接口j4；所述can收发器u9采用sn65hvd232收发器；

其中，can收发器u9的txd端口与电阻r52的一端连接，电阻r52的另一端连接芯片u1的can_tx端口；can收发器u9的rxd端口与电阻r53的一端连接，电阻r53的另一端连接芯片u1的can_rx端口；

can收发器u9的canh端口与接口j4连接；can收发器u9的canl端口与接口j4连接；且电阻r54的一端连接can收发器u9的canh端口，电阻r54的另一端连接can收发器u9的canl端口；

can收发器u9的vcc端口连接3v3电源，且该vcc端口连接电容c14的一端，电容c14的另一端接地；can收发器u9的gnd端口以及s端口分别接地。

进一步地，所述电源模块包括电源电路、+12v电源和3v3电源；所述电源电路包括降压稳压器u2、场效应管u3、控制单元包括芯片u1、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c23、电容c24、电容c25、极性电容c26、以及电阻r22、电阻r23、电阻r26、电阻r27、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r46、电阻r47、电阻r48、以及稳压二极管d1、二极管d2、npn三极管v1和电感l1；所述降压稳压器u2采用tps54560降压稳压器；

其中，降压稳压器u2的vin端口与+12v电源连接；且vin端口还与电容c3、电容c4和电容c6的一端连接，电容c3、电容c4和电容c6的另一端均接地；vin端口还与电阻r23的一端连接，电阻r23的另一端分别与连接降压稳压器u2的en端口、电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端接地；

降压稳压器u2的com端口分别与电容c24和电阻r26的一端连接，电容c24的另一端接地，而电阻r26的另一端与电容c23的一端连接，电容c23的另一端接地；降压稳压器u2的pad端口和gnd端口均接地；

降压稳压器u2的boot端口与电容c25的一端连接，电容c25的另一端分别与降压稳压器u2的sw端口、电感l1的一端、以及稳压二极管d1的负极连接；稳压二极管d1的另一端接地；

具体地，电感l1的另一端分别与电阻r39、电容c5和电容c7的一端、以及极性电容c26的正极、二极管d2的负极连接；电容c5和电容c7的另一端、以及极性电容c26的负极均接地；电阻r39的另一端分别与降压稳压器u2的fb端口、电阻r40的一端连接，电阻r40的另一端接地；电感l1、电容c7和二极管d2的共同结点连接装置的其他模块以输出vcc电源；

所述场效应管u3的s源极与二极管d2的正极连接；且s源极还与电阻r47和电阻r48的一端连接；电阻r48的另一端与npn三极管v1的集电极连接，而电阻r47的另一端分别与电阻r41和电阻r46的一端、以及npn三极管v1的基极连接；电阻r41的另一端与控制单元连接；电阻r46的另一端与npn三极管v1的发射极连接；

所述场效应管u3的d漏极与控制单元连接；场效应管u3的g栅极与npn三极管v1的集电极连接。

进一步地，所述连接电路包括芯片u5、光耦合器u11、电容c39、电阻r45、电阻r56、电阻r57、电阻r58、电阻r59、二极管d3、npn三极管v3、以及接口j5和接口j6；

其中，所述芯片u5的s1端口和s2端口均与电源模块的输出端连接；芯片u5的g1端口和g2端口均与npn三极管v3的集电极连接，且该集电极还与电阻r45的一端连接，电阻r45的另一端连接电源模块的输出端；npn三极管v3的集极连接电阻r44的一端，电阻r44的另一端与mcu模块连接；npn三极管v3的发射极接地；

电源模块的另一输出端分别与芯片u5的d1端口、d2端口、以及光耦合器u11的vcc端连接；且电源模块的另一输出端还与电容c39、电阻r58的一端连接；电容c39的另一端接地，电阻r58的另一端连接光耦合器u11的v01端口；

光耦合器u11的v1+端口连接电源模块，光耦合器u11的v1-端口与电阻r56的一端连接，电阻r56的另一端连接mcu模块；光耦合器u11的v2+端口连接电源模块，光耦合器u11的v2-端口与电阻r57的一端连接，电阻r57的另一端连接mcu模块；

光耦合器u11的vo1端口与接口j5的comm端口连接；电源模块的另一输出端分别与二极管d3的正极、接口j5的comm端口连接；二极管d3的负极接地；接口j5的no端口与comm端口连接，接口j5的另一comm端口接地；

光耦合器u11的vo2端口与接口j6的comm端连接；电源模块的另一输出端分别与电阻r59的一端、以及接口j6的no端口连接；电阻r59的另一端与接口j6的comm端口连接；接口j6的另一comm端口接地；

所述接口j5和接口j6分别与摄像设备连接。

进一步地，所述指示灯模块包括故障led指示灯、运行状态led指示灯、信号led指示灯和拍摄led指示灯、以及电阻r64、电阻r65、电阻r66和电阻r67；

所述故障led指示灯、运行状态led指示灯、信号led指示灯和拍摄led指示灯的负极分别与控制单元连接；电源模块的输出端与分别与电阻r64、电阻r65、电阻r66和电阻r67的一端连接；电阻r64的另一端连接运行状态led指示灯的负极；电阻r65的另一端连接信号led指示灯的负极；电阻r66的另一端连接拍摄led指示灯的负极；电阻r67的另一端连接故障led指示灯的负极。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

无人机或无人机上的相机执行相应操作时，无人机上的指示灯会显示相应的执行状态。而本发明通过mcu模块获取无人机的一个触发信号，该触发信号是无人机摄像时用于控制指示灯显示相关的执行状态。进一步地，通过mcu模块将触发信号转换为脉冲信号，并根据脉冲信号来控制改装的摄像设备。本发明有效解决其他摄像设备与无人机不匹配的问题，使得改装在无人机上的摄像设备仍然可通过无人机原本的电气控制系统进行控制。不仅简化了对改装摄像设备的操作，还提高了操作便利性，也提高无人机在测绘等领域的高效工作。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的实施例1所述装置的实现原理图；

图2是本发明的控制单元的电路原理图一；

图3是本发明的控制单元的电路原理图二；

图4是本发明的控制单元的电路原理图三；

图5是本发明的信号转换电路的电路原理图；

图6是本发明的电源电路的电路原理图；

图7是本发明的ad模块的电路原理图；

图8是本发明的usb模块的电路原理图；

图9是本发明的连接电路的电路原理图；

图10是本发明的指示灯模块的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，无人机所搭载的原装摄像设备，用户可通过操控遥控设备，可以对无人机进行相应的拍摄控制。在环境测绘作业中，由于现有的无人机所搭载的原装摄像设备，并不是专用摄像设备；导致在测绘工作中的效率极为低下。

为此，申请人对无人机进行改进，将专用摄像设备与无人机的原装摄像设备进行替换，以实现无人机测绘的高效工作。但申请人发现，由于专用摄像设备与无人机不适配，用户是无法通过无人机的电气控制系统、以及无人机的遥控设备进行控制拍摄的。

而现有的解决方案：一种是寻求无人机厂商协助，通过调整专用摄像设备以适配无人机厂商的无人机。但由于不同厂商之间的无人机并不通用，该方案的局限性高。另一种是，给专用摄像设备配设有独立的遥控器，单独控制专用摄像设备作业。该方案需要分别对无人机、专用摄像设备进行操作，加大了用户的操作难度，且对改装摄像设备的硬件要求高，成本高。

为此，本发明提供了一种获取无人机信号一控制拍摄设备的装置。

实施例1

如图1～图7所示，本发明所述的一种获取无人机信号一控制拍摄设备的装置，包括mcu模块和电源模块。其中，所述mcu模块分别与外部的无人机和专用摄像设备连接。所述mcu模块获取无人机上的触发信号并将触发信号转换为脉冲信号，mcu模块通过脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作；所述电源模块与本装置的muc模块及其他功能模块连接以供给电源。

其中，触发信号用于控制无人机上的指示灯显示无人机进行摄像的执行状态。需要说明的是，现有的无人机，为了使用户可以确定其操作的控制指令是否已发送至无人机、以及是否被无人机或无人机上的负载(如摄像设备、喷洒设备等)正确执行，主要通过无人机机身上的若干指示灯、或者是遥控设备上的指示灯来进行指示。

作为实例，在无机人开启时需要初始化，而机身上的指示灯会显示整个初始化过程的执行状态：初始化中，机身上的指示灯闪烁红灯；完成初始化后，机身上的指示灯为绿灯。作为另一种实例，无机人上的原装摄像设备(负载)，指示灯会显示摄像设备显示整个摄像过程的执行状态：开始拍摄时，原装摄像设备需要自动调整拍摄参数，机身上的指示灯闪烁绿灯；当完成拍摄时，指示灯常亮后关闭。而拍摄失败时，遥控设备或机身上的指示灯闪烁红灯。

具体地，触发信号是用于控制无人机的指示灯启闭。而触发信号是无人机的电气控制系统所输出的。例如，无人机的电气控制系统包括有指示灯控制单元，如单片机、控制电路等。指示灯控制单元具有多个引脚，不同功能的引脚连接不同的电器，如电压输入的引脚连接电源，而输出信号引脚则可以连接指示灯。指示灯控制单元收到相应指令而生成触发信号，触发信号孔指示灯的启闭。而在无人机的电气控制系统中，找出指示灯控制单元的输出信号引脚，通过引线与输出信号引脚，即可获取相应的触发信号；这是本领域的技术人员可通过本技术方案即可实现的。为此不过多陈述。

如图1所示，本发明所述的一种获取无人机信号以控制拍摄设备的装置的工作原理是：

无人机或无人机上的负载执行相应的控制指令时，无人机机身上的指示灯会显示相应的执行状态。而本发明的通过mcu模块获取无人机进行摄像时，显示摄像执行状态的指示灯的触发信号。进一步地，muc模块将触发信号转换为脉冲信号，并根据脉冲信号来控制改装摄像设备。使得改装在无人机上的专用摄像设备，仍然可通过无人机原本的电气控制系统进行控制。不仅简化了对专用摄像设备的操作，还提高了操作便利性，也提高无人机在测绘等领域的高效工作。

进一步地，本发明并不限定所述触发信号所指示的执行状态：触发信号可以指示是开始拍摄的状态，触发信号也可以指示是拍摄失败时的状态。优选地，触发信号是开始拍摄的状态：由于无人机所搭载的原装设备被拆除，无人机检测、反馈拍摄失败都需要时间，特别在自动航拍时，容易影响拍摄效果。而触发信号是开始拍摄的状态，能够实现立即响应触发信号进行拍照。

如图1所示，本发明所述的mcu模块，其包括相互连接的控制单元和信号转化电路。

其中，所述控制单元是本装置的中央处理器，控制单元与无人机连接以获取触发信号。所述信号转换电路摄像设备连接，信号转换电路将触发信号转换为脉冲信号并输送至摄像设备，以控制摄像设备执行拍摄操作。

如图2～图4所示，所述控制单元包括芯片u1、以及与芯片u1连接的接口j3、接口j7和接口j4；所述芯片u1采用stm32f103r8t6芯片。如图5所示，所述信号转换电路包括can收发器u9、电容c14、电阻r52、电阻r53、电阻r54和接口j4；所述can收发器u9采用sn65hvd232收发器。

其中，can收发器u9的txd端口与电阻r52的一端连接，电阻r52的另一端连接芯片u1的can_tx端口；can收发器u9的rxd端口与电阻r53的一端连接，电阻r53的另一端连接芯片u1的can_rx端口；can收发器u9的canh端口与接口j4连接；can收发器u9的canl端口与接口j4连接；且电阻r54的一端连接can收发器u9的canh端口，电阻r54的另一端连接can收发器u9的canl端口；can收发器u9的vcc端口连接3v3电源，且该vcc端口连接电容c14的一端，电容c14的另一端接地；can收发器u9的gnd端口以及s端口分别接地。

本发明所提供的电源模块，其所述电源模块包括电源电路、+12v电源和3v3电源。

如图6所示，所述电源电路包括降压稳压器u2、场效应管u3、控制单元包括芯片u1、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c23、电容c24、电容c25、极性电容c26、以及电阻r22、电阻r23、电阻r26、电阻r27、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r46、电阻r47、电阻r48、以及稳压二极管d1、二极管d2、npn三极管v1和电感l1；所述降压稳压器u2采用tps54560降压稳压器。

具体地，降压稳压器u2的vin端口与+12v电源连接；且vin端口还与电容c3、电容c4和电容c6的一端连接，电容c3、电容c4和电容c6的另一端均接地；vin端口还与电阻r23的一端连接，电阻r23的另一端分别与连接降压稳压器u2的en端口、电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端接地；

降压稳压器u2的com端口分别与电容c24和电阻r26的一端连接，电容c24的另一端接地，而电阻r26的另一端与电容c23的一端连接，电容c23的另一端接地；降压稳压器u2的pad端口和gnd端口均接地；

降压稳压器u2的boot端口与电容c25的一端连接，电容c25的另一端分别与降压稳压器u2的sw端口、电感l1的一端、以及稳压二极管d1的负极连接；稳压二极管d1的另一端接地；

具体地，电感l1的另一端分别与电阻r39、电容c5和电容c7的一端、以及极性电容c26的正极、二极管d2的正极连接；电容c5和电容c7的另一端、以及极性电容c26的负极均接地；电阻r39的另一端分别与降压稳压器u2的fb端口、电阻r40的一端连接，电阻r40的另一端接地；电感l1、电容c7和二极管d2的共同结点连接装置的其他模块以输出vcc电源；

所述场效应管u3的s源极与二极管d2的负极连接；且s源极还与电阻r47和电阻r48的一端连接；电阻r48的另一端与npn三极管v1的集电极连接，而电阻r47的另一端分别与电阻r41和电阻r46的一端、以及npn三极管v1的基极连接；电阻r41的另一端与控制单元连接；电阻r46的另一端与npn三极管v1的发射极连接；

所述场效应管u3的d漏极与控制单元连接；场效应管u3的g栅极与npn三极管v1的集电极连接。

如图7所示，所述电源模块还设置有ad采样单元,该ad采样单元用于监控本装置的供电状态。

具体地，所述ad采样监控单元包括芯片u12、电容c47和电容c48。芯片u12采用mic5219芯片，mic5219芯片是一个具有高转换效率、高输出电流能力、低压差和1％输出电压精度的低压差线性稳压器控制和管理集成电路芯片。

实施例2

本实施例2所述的一种获取无人机信号以控制拍摄设备的装置，其组成和原理与实施例1的相同。不同之处在于，本发明所述的装置，还包括与控制单元连接的usb模块。方便用户直接地对专用摄像设备的数据等进行导入导出，以提高用户的体验度和操作性。

其中，所述usb模块用于传输数据或控制摄像设备。usb模块还设置有miniusb接口，供于用户连接本装置或摄像设备。所述控制单元设置有用于连接摄像设备的连接电路，连接电路用于实现摄像设备与控制单元的通讯。

如图8所示，其为usb模块的电路原理图。

如图9所示，所述连接电路包括芯片u5、光耦合器u11、电容c39、电阻r45、电阻r56、电阻r57、电阻r58、电阻r59、二极管d3、npn三极管v3、以及接口j5和接口j6；

其中，所述芯片u5的s1端口和s2端口均与电源模块的输出端连接；芯片u5的g1端口和g2端口均与npn三极管v3的集电极连接，且该集电极还与电阻r45的一端连接，电阻r45的另一端连接电源模块的输出端；npn三极管v3的集极连接电阻r44的一端，电阻r44的另一端与mcu模块连接；npn三极管v3的发射极接地；

电源模块的另一输出端分别与芯片u5的d1端口、d2端口、以及光耦合器u11的vcc端连接；且电源模块的另一输出端还与电容c39、电阻r58的一端连接；电容c39的另一端接地，电阻r58的另一端连接光耦合器u11的v01端口；

光耦合器u11的v1+端口连接电源模块，光耦合器u11的v1-端口与电阻r56的一端连接，电阻r56的另一端连接mcu模块；光耦合器u11的v2+端口连接电源模块，光耦合器u11的v2-端口与电阻r57的一端连接，电阻r57的另一端连接mcu模块；

光耦合器u11的vo1端口与接口j5的comm端口连接；电源模块的另一输出端分别与二极管d3的负极、接口j5的comm端口连接；二极管d3的正极接地；接口j5的no端口与comm端口连接，接口j5的另一comm端口接地；

光耦合器u11的vo2端口与接口j6的comm端连接；电源模块的另一输出端分别与电阻r59的一端、以及接口j6的no端口连接；电阻r59的另一端与接口j6的comm端口连接；接口j6的另一comm端口接地；所述接口j5和接口j6分别与摄像设备连接。

实施例3

本实施例3所述的一种获取无人机信号以控制拍摄设备的装置，其组成和原理与实施例1的相同。不同之处在于，本发明所述的装置与控制单元连接的指示灯模块。

由于专用摄像设备仅仅进行测绘拍摄作业，并且专用摄像设备与无人机不匹配，无人机是无法识别并反馈专用摄像设备的工作状态的。

为此，本发明的装置增设有指示灯模块，控制单元预设有相应的规则，控制单元检测专用摄像设备的运行，根据预设的规则控制相应的指示灯亮起，以反馈专用摄像设备的工作状态等。使得用户可以直观的确定其操作的拍摄指令，是否已发送至无人机、以及是否被无人机上的专用摄像设备正确执行；通过指示灯向用户反馈专用摄像设备的工作状态等。

如图10所示，所述指示灯模块包括故障led指示灯、运行状态led指示灯、信号led指示灯和拍摄led指示灯、以及电阻r64、电阻r65、电阻r66和电阻r67；

所述故障led指示灯、运行状态led指示灯、信号led指示灯和拍摄led指示灯的负极分别与控制单元连接；电源模块的输出端与分别与电阻r64、电阻r65、电阻r66和电阻r67的一端连接；电阻r64的另一端连接运行状态led指示灯的负极；电阻r65的另一端连接信号led指示灯的负极；电阻r66的另一端连接拍摄led指示灯的负极；电阻r67的另一端连接故障led指示灯的负极。

以上实施例所述一种获取无人机信号以控制拍摄设备的装置的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。