一种手机遥控的多视角监控仪的制作方法

本发明涉及视频监控领域，特别涉及一种手机遥控的多视角监控仪。

背景技术：

现有的车载摄像头设备只能拍摄汽车一个方向的景象，即使能够转动，转动视角也非常有限，对于倒车、停车没有辅助作用，需要安装额外的摄像头实现倒车、停车辅助。

另外，现有的车载摄像头设备一般固定在车辆前挡风玻璃上，当前方有阻挡物时(如较高的车)，则摄像头无法拍摄到前方的路况，特别是在十字路口，驾驶员无法准确判断红绿灯及来往车辆情况，会造成不必要的交通事故。

再者，现有的车载摄像头设备当车主不在车内时，不能实时监控车辆周围情况，因此车辆周围的特殊情况不能及时发现。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种手机遥控的多视角监控仪，能够实现多视角的视频监控。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种手机遥控的多视角监控仪，安装于车辆顶部外侧，包括：电路板模块、摄像头模块、升降杆模块；

所述摄像头模块包括云台单元和升降杆固定单元；云台单元用于承载摄像头，由两个舵机带动角度转动，云台单元通过升降杆固定单元固定在升降杆模块的一端，由升降杆模块带动摄像头升降；

所述升降杆模块下端设置两个舵机，通过舵机的转动实现连接杆的升降和旋转；

所述电路板模块包括核心控制模块、路由器模块、电源模块；核心控制模块包括单片机，控制着各个模块的统-协调工作；路由器模块用于接收手机发送的指令，同时将摄像头采集到的视频信号传送到终端设备；电源模块为整个监控仪系统供电。

可选地，所述摄像头云台单元为二自由度云台，由两个舵机及支架组成，上方的A舵机的舵盘固定在侧方的支架上，带动摄像头在垂直方向上下180°转动；下方的B舵机的舵盘固定在升降杆模块一端的底座上，带动摄像头在水平方向左右180°转动。

可选地，所述升降杆模块下端设置两个舵机，其中，C舵机的舵盘连接升降杆底端，实现摄像头升降功能；D舵机嵌入到电路板模块的外壳内，D舵机的舵盘固定在C舵机上，带动C舵机水平向后旋转。

可选地，所述核心控制模块通过信号线给舵机发送PWM信号，以控制舵机顶部的舵盘转动到固定角度，舵机输出轴的转角由周期为20ms的脉冲信号控制，脉冲信号的脉宽从0.5ms变化到2.5ms，舵机输出轴的角度随之从-90°线性变化到90°。

可选地，依靠所述升降杆模块的2个舵机和摄像头云台单元中的2个舵机使摄像头具有多角度视角，其各个方向的动作关系如下：

(1)升降杆向前水平方向状态，该状态适用于平时行车时观察路况，记录行车情况；升降杆为水平方向时，通过转动云台中的B舵机实现摄像头的拍摄视角在水平方向为180°，转动A舵机实现拍摄视角在垂直方向为180°；

(2)升降杆升起状态，该状态适用于前方有障碍物情况时，通过C舵机调节升降杆与水平线的角度，当角度为90°时摄像头升到最高，通过云台中的A舵机实现摄像头“前-＞上-＞后”方向180°的拍摄；

(3)升降杆向后状态，该状态使摄像头朝向车辆的后方，置于车辆顶部时用于辅助倒车，将升降杆升起，观察多方位景象；利用D舵机的舵盘旋转，带动C舵机旋转，从而带动升降杆的摄像头从前向后180°旋转。

可选地，应用于近距离控制时，手机连接路由器产生的WiFi信号，使用手机APP软件发送指令给单片机，单片机控制四个舵机运转，从而实现摄像头多方位采集景象，同时拍摄景象会通过WiFi信号反馈到手机上。

可选地，使用3G无线路由器作为WiFi信号和远程监控的处理模块，将3G网络转为WiFi信号，使正在使用智能手机的用户通过WiFi共享3G网络；路由器与摄像头连接后，监控车辆的画面，将路由器与单片机进行连接，通过手机实现无线WiFi连接，手机的APP软件进行控制操作，控制数据经WiFi无线传输并经单片机处理后实现对摄像头的控制。

可选地，WiFi信号设置步骤如下：(1)安装openwrt操作系统到路由器；(2)等待路由器安装操作系统成功并正常启动；(3)配置WiFi网络并让WiFi信号发出；(4)打开手机无线信号开关搜索当前路由器设置的WiFi热点名称，并输入当前WiFi热点。

可选地，应用于远程监控时，设置路由器连接到指定地址的网络中，手机使用网卡通过访问Web页来远程实时监控设备周围景象。

可选地，所述远程监控是将3G上网卡插入路由器3G上网卡插口，进行相应设置后，使用通用的网络接口和唯一的MAC地址，摄像头直接和网络相连，用户通过网络在任何地点任何时间对摄像头的MAC访问，从而控制摄像头的转动以及报警器的报警，同时接受摄像头发送的实时图像信息。

本发明的有益效果是：

(1)正常行驶中可具有普通行车记录仪的功能，将汽车行驶状况记录到存储卡中；

(2)前方或侧方出现阻挡视线的物体时，可将升降杆升高，观察路况；

(3)倒车时可将摄像头向后转，观察后方路况，辅助倒车；

(4)驾驶人员不在车内时，可将设备移置车内，使用者可通过网络远程观察车周围景象，并可遥控设备发出报警声；

(5)通过手机操控，更为方便简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种手机遥控的多视角监控仪整体结构示意图；

图2为本发明摄像头模块结构示意图；

图3为本发明舵机输出转角与输入信号脉冲宽度之间对应关系图；

图4为本发明升降杆模块结构示意图；

图5为本发明整体系统控制框图；

图6为本发明网络结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的手机遥控的多视角监控仪安装于车辆顶部外侧，如图1所示，包括：电路板模块1、摄像头模块2、升降杆模块3。

摄像头模块包括云台单元和升降杆固定单元(图2中未示出)。云台单元用于承载摄像头，由两个舵机带动角度转动，可以实现摄像头的角度扭转，云台单元固定在升降杆模块的一端，由升降杆模块带动摄像头升降。

本发明的摄像头云台单元为二自由度云台，如图2所示，由两个9克微型舵机及支架组成，上方的A舵机22的舵盘221固定在侧方的支架上，带动摄像头23在垂直方向上下180°转动；下方的B舵机21的舵盘211固定在升降杆模块一端的底座上，带动摄像头在水平方向左右180°转动。

舵机是集成了直流电机、电机控制器和减速器等的伺服单元，能够利用简单的输入信号精确地转动给定角度，由核心控制模块通过信号线给舵机发送PWM信号，以控制舵机顶部的舵盘转动到固定角度，具体为：单片机输出PWM信号给舵机以控制舵机舵盘的旋转角度，舵机输出轴的转角由周期为20ms的脉冲信号控制，脉冲信号的脉宽从0.5ms变化到2.5ms，舵机输出轴的角度便随之从-90°线性变化到90°，以几个特殊角度说明舵机输出转角与输入信号脉冲宽度之间的关系，如图3所示。由舵机的工作原理可知，实现对舵机的控制需生成与所需位置角度相对应的脉冲信号，即脉宽与位置角度相对应的周期为20ms的脉冲信号，该脉冲信号由单片机生成，脉宽精度可以达到1us，舵机转动角度精度可达1us×180°/2ms＝0.09°。

只靠A舵机和B舵机，本发明的摄像头无法实现后方180°范围内的拍摄，如图4所示，本发明的多视角监控仪在升降杆模块下端设置两个舵机，通过舵机的转动实现连接杆的升降和旋转。其中，C舵机32的舵盘321连接升降杆33底端，实现摄像头升降功能；D舵机31嵌入到电路板模块的外壳内，D舵机的舵盘311固定在C舵机32上，带动C舵机水平向后旋转。本发明的升降杆为空心管，摄像头模块的连线从管中穿过，接到电路板模块中。

本发明主要依靠升降杆模块的2个舵机和摄像头云台单元中的2个舵机使摄像头具有多角度视角，其各个方向的动作关系如下：

(1)升降杆向前水平方向状态

该状态适用于平时行车时观察路况，记录行车情况。升降杆为水平方向时，通过转动云台中的B舵机可以实现摄像头的拍摄视角在水平方向为180°(左右)，转动A舵机可以实现拍摄视角在垂直方向为180°(上下)。

(2)升降杆升起状态

该状态适用于前方有障碍物情况时，通过C舵机调节升降杆与水平线的角度，当角度为90°时摄像头升到最高，通过云台中的A舵机实现摄像头“前-＞上-＞后”方向180°的拍摄。

(3)升降杆向后状态

利用D舵机的舵盘旋转，带动C舵机旋转，从而带动升降杆的摄像头从前向后180°旋转。该状态可以使摄像头朝向车辆的后方，置于车辆顶部时可辅助汽车倒车，且摄像头向后状态下也可将升降杆升起，观察多方位景象。

电路板模块包括核心控制模块、路由器模块、电源模块等。核心控制模块由单片机最小系统为控制核心，控制着各个模块的统-协调工作；路由器模块用于接收终端设备(如手机等)发送的指令，同时将摄像头采集到的视频信号传送到终端设备；电源模块为整个监控仪系统供电；电路板模块外壳底端四个角使用吸盘固定。

本发明的监控仪主要应用于两种情况时：近距离控制和远程监控。

近距离控制：如图5所示，手机连接路由器产生的免费WiFi信号，使用手机APP软件发送指令给单片机，单片机控制四个舵机运转，从而实现摄像头多方位采集景象，同时拍摄景象会通过WiFi信号反馈到手机上。

本发明使用TL-WR703N迷你3G无线路由器作为WiFi信号和远程监控的处理模块，它基于IEEE 802.11n标准，能扩展无线网络范围，提供最高达150Mbps的稳定传输，同时兼容IEEE 802.11b和IEEE 802.11g标准，将3G网络转为WiFi信号，使没有3G功能的GSM卡但正在使用智能手机的用户得以通过WiFi共享3G网络。

WiFi信号设置步骤如下：(1)安装openwrt操作系统到路由器；(2)等待路由器安装操作系统成功并正常启动；(3)配置WiFi网络并让WiFi信号发出；(4)打开手机移动终端无线信号开关搜索当前路由器设置的WiFi热点名称，并输入当前WiFi热点。

路由器相当于一个微型电脑，与USB摄像头连接后，可以监控车辆的画面，将路由器与单片机进行连接，通过手机终端设备可以实现无线WiFi连接，手机的上位机软件进行控制的操作，控制数据经WiFi无线传输并经单片机处理后实现对摄像头的控制，该控制方法无需花费手机流量。

远程监控：设置路由器连接到指定地址的网络中，手机使用网卡通过访问Web页来远程实时监控设备周围景象。

远程监控是将3G上网卡插入TL-WR703N的3G上网卡插口，进行相应设置后，使用通用的网络接口和唯一的MAC地址，摄像头系统可以直接和网络相连，用户可以通过网络在任何地点任何时间对摄像头的MAC访问，从而控制摄像头的转动以及报警模块的报警，同时可以接受该装置发送的实时图像信息，网络结构如图6所示。例如：将MAC地址设置为192.168.1.108，可用手机下载Mozilla Firefox浏览器，输入网址http://192.168.1.108：8080/？action＝stream则可看到远程拍摄视频。

手机APP使用JAVA研发，通过四条控制条控制四个舵机的精确角度，进而调节摄像头的角度，其中右面两条控制条控制摄像头上下和左右转动，左边前两条控制升降杆升降和前后。

本发明的多视角监控仪主要用于汽车监控，正常行驶中可具有普通行车记录仪的功能，将汽车行驶状况记录到存储卡中；前方或侧方出现阻挡视线的物体时，可将升降杆升高，观察路况；倒车时可将摄像头向后转，观察后方路况，辅助倒车；驾驶人员不在车内时，可将设备移置车内，使用者可通过网络远程观察车周围景象，并可遥控设备发出报警声；本发明的多视角监控仪通过手机操控，更为方便简单。

本发明也可以用于家用、商用监控，公安、交通系统的监控中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。