基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置的制作方法

本实用新型涉及侦察领域，具体涉及基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置。

背景技术：

无人驾驶飞机是由遥控设备或自备程序控制系统操纵的不载人飞机，简称无人机。与有人驾驶飞机相比，结构简单、重量轻、尺寸小、造价低廉，能完成有人驾驶飞机不宜执行的某些任务，在军事上已得到广泛应用。无人机可由载机携带从空中投放，也可从地面发射或起飞；可由操纵员在地面或空中利用遥控设备操纵，也可通过自备程序控制系统控制飞行。无人机的主要用途之一是作靶机，用于飞机、高射炮、导弹等兵器试验和性能鉴定，训练飞行员和高射炮、地空导弹、雷达操纵人员。还可用于侦察、电子对抗、中继通信，以及科学试验(如核试验取样)等。

而警用无人机最为重要的用途在于侦察，在武警部队遂行多样化的任务中，在面对地形难开进、侦察大范围的难题下，固定翼无人机可满足部队的侦察任务。但是，现有的固定翼无人机还存在较大缺陷，即摄像角度较为单一，可视范围过小，飞手的飞行带入感不强，进而导致侦察的效果大打折扣。

技术实现要素：

本实用新型，目的在于提供基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置，解决现有无人机摄像角度单一，可视范围过小的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置，包括无人机、视频眼镜，视频眼镜用于接收无人机输出的视频信号，在所述无人机底部固定有底座，底座内设有主电机，主电机的输出轴活动贯穿底座后与U形支架连接，在支架的两个竖直段端部分别安装有调节筒，调节筒内固定有副电机，活动球体置于两个调节筒之间，且在活动球体两侧壁上安装有内齿轮，在副电机的输出端上固定有与内齿轮啮合的外齿轮，摄像头安装在活动球体上。面对地形难开进、侦察大范围的难题，传统的无人侦察机无法完成武警部队的常规侦察任务，针对现有技术中存在的缺陷，发明人对现有无人机进行了改进，在保证无人机具备正常的信号传输功能的前提下，特别针对图像采集部分进行重新设计，即在无人机机身下方安装底座，底座内设置主电机，U形支架的水平段与主电机的输出轴连接，而活动球体则置于支架的两个竖直段之间，两个分别位于竖直段端部上的调节筒内的副电机输出端上设置有外齿轮，而在活动球体的两侧安装有与外齿轮配合的内齿轮，即主电机可带动支架沿水平方向做圆周运动，而两个辅电机可保证活动球体在竖直方向上进行圆周运动，如此，活动球体上的摄像头则能在三维空间内进行全角度的拍摄采集，扩大了信息采集的范围，同时提高了无人机摄像头的灵活性，使得飞手在操作时无需改变无人机的移动方向，即能根据具体指令进行拍摄。并且，飞手通过佩戴视频眼镜，可直接从第一视角观察后无人机所处环境的具体情况，更加切实地体会现场的环境状态，有利于对部队的行动决策提供更加准确的数据支持。

在所述内齿轮外侧端面安装有限位块，且在限位块的两侧壁上分别设有行程开关，行程开关通过控制器与所述副电机连接，输出轴上设有限位销，在输出轴正反向转动180度后，限位销与行程开关发生接触，副电机停止工作。活动球体在两个副电机的带动下能够在竖直方向上进行360度的旋转，但是受限于支架与无人机的本身结构限制，摄像头在旋转时会出现一定的盲区，即摄像头由无人机底部掠过时，飞手的视角会出现一定限制，因此，发明人在内齿轮外侧端面上设置限位块，而在输出轴上设置有限位销，当活动球体沿竖直方向旋转180度后，限位销与限位块上的行程开关发生碰撞接触，控制器将控制命令输送至副电机，副电机保持待机状态，使得活动球体停止转动，即可避免活动球体上的摄像头出现盲区；在需要更换拍摄角度时，可通过主电机与两个副电机的相互配合，即副电机的正反向转动配合主电机的单向转动，便能够切换至最佳的拍摄位置。

所述无人机包括机身、设置在机身内的主控模块以及与主控模块连接的无线传输模块、存储器，所述主电机、副电机以及摄像头分别与主控模块连接。飞手在地面控制终端上发出控制指令，无人机接收到后开始由主控模块解析相应的指令，并且根据指令及时完成相应的飞行以及摄像头的拍摄位置的调试，并且通过无线传输模块将视频画面实时传送至地面控制终端、视频眼镜上，以实现飞手第一视角的飞行体验。使用时，摄像头将拍摄到的视频画面暂存在存储器内的同时，还能通过无线传输模块传输至地面控制终端，而所谓的无线传输模块可选用LE806T无线高清图像实时传输系统，其尺寸小(100㎜*62㎜*16㎜)，质量轻(125g)，分辨率高(1080P/60tps)，采用COFDM调制技术，能够实现在高速运动中拍摄并实时非视距传输高质量的全高清视频图像，特别适合于复杂环境下使用，其实测传输距离在15公里以上，能够满足武警部队在复杂地形勘察中的需求。

所述主电机与副电机均为步进电机。作为优选，主电机与副电机均采用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；在摄像头的拍摄角度确定后，电机的输出端能够保证外齿轮与内齿轮的啮合稳定而不会出现继续转动，即避免在固定在拍摄角度进行图像采集时出现摄像头自身的摆动，以确保拍摄画面的稳定质量。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置，主电机可带动支架沿水平方向做圆周运动，而两个辅电机可保证活动球体在竖直方向上进行圆周运动，如此，活动球体上的摄像头则能在三维空间内进行全角度的拍摄采集，扩大了信息采集的范围，同时提高了无人机摄像头的灵活性，使得飞手在操作时无需改变无人机的移动方向，即能根据具体指令进行拍摄；

2、本实用新型基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置，当活动球体沿竖直方向旋转180度后，限位销与限位块上的行程开关发生碰撞接触，控制器将控制命令输送至副电机，副电机保持待机状态，使得活动球体停止转动，即可避免活动球体上的摄像头出现盲区；在需要更换拍摄角度时，可通过主电机与两个副电机的相互配合，即副电机的正反向转动配合主电机的单向转动，便能够切换至最佳的拍摄位置；

3、本实用新型基于虚拟现实第一视角警用的无人机侦察装置，在摄像头的拍摄角度确定后，电机的输出端能够保证外齿轮与内齿轮的啮合稳定而不会出现继续转动，即避免在固定在拍摄角度进行图像采集时出现摄像头自身的摆动，以确保拍摄画面的稳定质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的框图；

图2为底座以及支架的配合图；

图3为底座以及支架的截面图；

图4为内齿轮的截面图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底座、2-支架、3-摄像头、4-活动球体、5-调节筒、6-输出轴、7-内齿轮、8-副电机、9-轴承、10-主电机、11-限位块、12-行程开关、13-外齿轮、14-限位销。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1～4所示，本实施例包括无人机、视频眼镜，视频眼镜用于接收无人机输出的视频信号，在所述无人机底部固定有底座1，底座1内设有主电机10，主电机10的输出轴6活动贯穿底座1后与U形支架2连接，在支架2的两个竖直段端部分别安装有调节筒5，调节筒5内固定有副电机8，活动球体4置于两个调节筒5之间，且在活动球体4两侧壁上安装有内齿轮7，在副电机8的输出端上固定有与内齿轮7啮合的外齿轮13，摄像头3安装在活动球体4上。

在保证无人机具备正常的信号传输功能的前提下，特别针对图像采集部分进行重新设计，即在无人机机身下方安装底座1，底座1内设置主电机10，在底座1上设有轴承9，主电机10的输出轴6活动贯动轴承9后与U形支架2的水平段连接，而活动球体4则置于支架2的两个竖直段之间，两个分别位于竖直段端部上的调节筒5内的副电机8输出端上设置有外齿轮13，而在活动球体4的两侧安装有与外齿轮13配合的内齿轮7，即主电机10可带动支架2沿水平方向做圆周运动，而两个辅电机可保证活动球体4在竖直方向上进行圆周运动，如此，活动球体4上的摄像头3则能在三维空间内进行全角度的拍摄采集，扩大了信息采集的范围，同时提高了无人机摄像头3的灵活性，使得飞手在操作时无需改变无人机的移动方向，即能根据具体指令进行拍摄。并且，飞手通过佩戴视频眼镜，可直接从第一视角观察后无人机所处环境的具体情况，更加切实地体会现场的环境状态，有利于对部队的行动决策提供更加准确的数据支持。

其中，在所述内齿轮7外侧端面安装有限位块11，且在限位块11的两侧壁上分别设有行程开关12，行程开关12通过控制器与所述副电机8连接，输出轴6上设有限位销14，在输出轴6正反向转动180度后，限位销14与行程开关12发生接触，副电机8停止工作。活动球体4在两个副电机8的带动下能够在竖直方向上进行360度的旋转，但是受限于支架2与无人机的本身结构限制，摄像头3在旋转时会出现一定的盲区，即摄像头3由无人机底部掠过时，飞手的视角会出现一定限制，因此，发明人在内齿轮7外侧端面上设置限位块11，而在输出轴6上设置有限位销14，当活动球体4沿竖直方向旋转180度后，限位销14与限位块11上的行程开关12发生碰撞接触，控制器将控制命令输送至副电机8，副电机8保持待机状态，使得活动球体4停止转动，即可避免活动球体4上的摄像头3出现盲区；在需要更换拍摄角度时，可通过主电机10与两个副电机8的相互配合，即副电机8的正反向转动配合主电机10的单向转动，便能够切换至最佳的拍摄位置。

本实施例中，无人机包括机身、设置在机身内的主控模块以及与主控模块连接的无线传输模块、存储器，所述主电机10、副电机8以及摄像头3分别与主控模块连接。飞手在地面控制终端上发出控制指令，无人机接收到后开始由主控模块解析相应的指令，并且根据指令及时完成相应的飞行以及摄像头3的拍摄位置的调试，并且通过无线传输模块将视频画面实时传送至地面控制终端、视频眼镜上，以实现飞手第一视角的飞行体验。使用时，摄像头3将拍摄到的视频画面暂存在存储器内的同时，还能通过无线传输模块传输至地面控制终端，而所谓的无线传输模块可选用LE806T无线高清图像实时传输系统，其尺寸小(100㎜*62㎜*16㎜)，质量轻(125g)，分辨率高(1080P/60tps)，采用COFDM调制技术，能够实现在高速运动中拍摄并实时非视距传输高质量的全高清视频图像，特别适合于复杂环境下使用，其实测传输距离在15公里以上，能够满足武警部队在复杂地形勘察中的需求。

作为优选，主电机10与副电机8均采用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；在摄像头3的拍摄角度确定后，电机的输出端能够保证外齿轮13与内齿轮7的啮合稳定而不会出现继续转动，即避免在固定在拍摄角度进行图像采集时出现摄像头3自身的摆动，以确保拍摄画面的稳定质量。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。