基于无线电侧向技术的追踪系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型所提供的一种基于无线电侧向技术的追踪系统，包括安装于待追踪位置的信号发射器；以及安装于无人机上的：定向天线，用于接收所述信号发射器发射的无线信号；相位采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的相位数据；电流采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的电流数据；信号发射源位置获取模块，分别与所述相位采样电路和电流采样电路连接，用于确定电流最强时所对应的相位位置；摄像头控制模块，与所述信号发射源位置获取模块连接，用于依据所述相位位置控制与其连接的摄像头朝向信号发射源位置。利用无线电测向技术进行位置测量，控制摄像头始终朝向该追踪点，实现低成本高性能追踪装置。
【专利说明】
基于无线电侧向技术的追踪系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机控制技术领域，特别涉及一种基于无线电侧向技术的追踪系统。
【背景技术】
[0002]伴随无人机技术的快速应用与发展，越来越多的领域应用到了无人机这一产品，例如搜救、转播、侦查等等。由其应用于转播时，常常需要无人机对准一个焦点(例如主席台)进行追踪，传统的追踪系统是依靠视频识别的光电转塔来完成的。虽然能够很简便的追踪临时任何想追踪的物体，让摄像头跟随物体自动的捕捉画面。但是其技术太过复杂，造价也十分昂贵。一个普通的视频识别光电转塔的售价在10万元以上，让许多无人机厂商和用户望而却步。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种基于无线电侧向技术的追踪系统，包括安装于待追踪位置的信号发射器；
[0004]以及安装于无人机上的:
[0005]定向天线，用于接收所述信号发射器发射的无线信号；
[0006]相位采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的相位数据；
[0007]电流采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的电流数据；
[0008]信号发射源位置获取模块，分别与所述相位采样电路和电流采样电路连接，用于确定电流最强时所对应的相位位置；
[0009]摄像头控制模块，与所述信号发射源位置获取模块连接，用于依据所述相位位置，控制与其连接的摄像头朝向信号发射源位置。
[0010]由上，利用无线电测向技术，把信号源设为热点，利用定向天线接收信号发射器所发射出的某频段无线电，从而进行位置测量，以对热点进行位置追踪，控制摄像头始终朝向该热点，实现低成本尚性能追踪装置。
[0011]可选的，所述定向天线设于旋转平台上。
[0012]由上，可以在360°内无死角扫描信号发射器所发射出的某频段无线电。
[0013]可选的，还包括时钟电路，分别与所述相位采样电路和电流采样电路连接；
[0014]所述相位采样电路和电流采样电路以相同时间间隔输出所解析的数据。
[0015]由上，将电流和相位在时间上建立一一对应，在每一个电流采集处，都可对应的确定出相位。
[0016]可选的，所述摄像头固定于云台上；
[0017]所述摄像头控制模块包括云台监控跟踪器，与所述云台通信连接。
[0018]由上，可以控制云台的全方位(左右/上下)移动及摄像头的变倍、变焦等。
[0019]可选的，所述信号发射源位置获取模块包括依次连接的:电流比较模块、相位锁定模块和信号发射源定位模块。
[0020]由上，通过比较电流得出电流最大值，进而锁定与电流最大值相对应的相位，从而确定出信号发射源的具体位置。
[0021]可选的，还包括飞行状态获取模块，用于检测无人机当前的姿态；
[0022]所述摄像头控制模块还与所述飞行状态获取模块连接。
[0023]由上，还可依据无人机的当前姿态对摄像头进行调整，以使追踪效果更佳。
[0024]可选的，所述飞行状态获取模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘。
【附图说明】
[0025]图1为基于无线电侧向技术的追踪系统的原理示意图；
[0026]图2为旋转平台旋转一周定向天线所采集到的信号强度仿真示意图。
【具体实施方式】
[0027]为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种基于无线电侧向技术的追踪系统，利用了无线电测向技术，把信号源设为热点，利用一环形定向天线和一个热点携带的某频段无线电发射装置，实现低成本高性能追踪装置。
[0028]如图1所示，本系统包括用于提供热点的信号发射器10，以及设于无人机上用于拍摄的摄像头30，还包括与信号发射器10无线连接，依据信号发射器10的位置控制摄像头30方向的追踪单元20。
[0029]信号发射器10设于待追踪目标处，即热点位置处，例如舞台的正中心、车队的焦点车辆等。信号发射器10作为信号源，按照预先设定的频率进行信号发射，以实现焦点无论在静止或移动的情况下，均可以把焦点的实时数据发出。
[0030]追踪单元20包括定向天线201，用于接收信号发射器10所发射的无线信号。所述定向天线201设于旋转平台(未图示)上。如图2所示为旋转平台旋转一周后，定向天线201所采集到的信号强度仿真示意图。
[0031]相位采样电路202，与所述定向天线201连接，解析出定向天线201所检测的相位数据。
[0032]电流采样电路203，与所述定向天线201连接，解析出定向天线201所检测的电流数据。
[0033]时钟电路(未图示)，分别与所述相位采样电路202和电流采样电路203连接，用于向二者提供时钟数据。所述相位采样电路202和电流采样电路203每间隔一定时间，向后叙的模数转换电路204输出数据。较佳的。间隔时间为I秒，S卩，每间隔I秒，相位采样电路202和电流采样电路203均向模数转换电路204发送一解析数据。
[0034]模数转换电路204，分别与所述相位采样电路202和电流采样电路203连接，对所述相位数据和所述电流数据进行模数转换处理。
[0035]信号发射源位置获取模块205，与所述模数转换电路204连接，用于解析出所述信号发射器10的位置。具体的，信号发射源位置获取模块205包括依次连接的电流比较模块、相位锁定模块和信号发射源定位模块。
[0036]所述电流比较模块将电流采样电路203所解析出的电流数据进行循环比较，得出最大电流值。所述电流比较模块采用电流比较器实现。
[0037]相位锁定模块依据所得出的最大电流值，锁定与其在同一时间发送的相位数据。所述相位锁定模块通过单片机实现。
[0038]信号发射源定位模块依据所述相位数据确定出信号发射器10的位置。所述信号发射源定位模块采用现有定位模块实现，其原理与基于射频信号相位进行定位的AOA定位技术相同，不再赘述。
[0039]摄像头控制模块206，与所述信号发射源位置获取模块205连接，用于依据信号发射源位置获取模块205所获取到的信号发射器10位置，向与其连接的摄像头30输出控制指令，以控制摄像头30朝向信号发射器10的位置。
[0040]较佳的，所述摄像头30固定于云台(未图示)上，所述摄像头控制模块206通过云台监控跟踪器实现，以控制云台的全方位(左右/上下)移动及摄像头30的变倍、变焦等。
[0041]另外，还包括飞行状态获取模块(未图示)，用于检测无人机当前的姿态，以确定出摄像头30的初始朝向位置。
[0042]具体的，所述摄像头30的朝向位置与无人机机头在水平面成垂直角度。所述飞行状态获取模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘和气压计。通过内嵌的低功耗ARM处理器输出校准过的角速度，加速度，磁数据等，通过基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态测量，实时输出以四元数、欧拉角等表示的无人机飞行的三维姿态数据，从而实时反应出无人机当前的飞行状况，即机头朝向的角度，通过该角度在机头所在平面定向旋转90°，即为摄像头30的初始朝向的位置。
[0043]由此，所述摄像头控制模块206便可依据摄像头的初始朝向位置，以及信号发射源的位置，先比较二者在水平方向的差值，其次比较二者水垂直方向的差值，进而依据所述差值对云台电机进行闭环方向修正。
[0044]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。总之，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于无线电侧向技术的追踪系统，其特征在于，包括安装于待追踪位置的信号发射器； 以及安装于无人机上的: 定向天线，用于接收所述信号发射器发射的无线信号； 相位采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的相位数据； 电流采样电路，与所述定向天线连接，用于解析无线信号中的电流数据； 信号发射源位置获取模块，分别与所述相位采样电路和电流采样电路连接，用于确定电流最强时所对应的相位位置； 摄像头控制模块，与所述信号发射源位置获取模块连接，用于依据所述相位位置，控制与其连接的摄像头对准所述待追踪位置。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定向天线设于旋转平台上。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括时钟电路，分别与所述相位采样电路和电流米样电路连接； 所述相位采样电路和电流采样电路依据所述时钟电路所提供的相同时间间隔输出所解析的数据。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像头固定于云台上； 所述摄像头控制模块包括云台监控跟踪器，与所述云台通信连接。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号发射源位置获取模块包括依次连接的:电流比较模块、相位锁定模块和信号发射源定位模块。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括飞行状态获取模块，用于检测无人机当前的姿态； 所述摄像头控制模块还与所述飞行状态获取模块连接。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述飞行状态获取模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘和气压计。
【文档编号】G05D1/08GK205644279SQ201620237398
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】张志强, 杨伯阳, 崔琳, 郭斌
【申请人】深圳市创翼睿翔天空科技有限公司, 北京信息科技大学