一种基于DSP的光流值算法避障无人机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于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。

A DSP based optical flow algorithm for obstacle avoidance UAV

The utility model discloses an obstacle avoidance algorithm for UAV Based on optical flow value of DSP, including the UAV body (1), DSP control chip, RC receiver and GPS/INS combination guidance module and pressure sensor, the DSP control chip, RC receiver, GPS/INS integrated guidance module and a pressure sensor are respectively arranged on the UAV body (1), the GPS/INS integrated guidance module and pressure sensors and RC receiver are respectively connected to the control chip DSP, including CCD camera, balance detection module and the detection module output balance wing; the CCD camera and the balance end are respectively connected with the DSP control chip; the balance wing is vertically arranged on the UAV body (1); the UAV body (1) of the UAV wing and rotor balance respectively by the DSP control chip control. This scheme can not only quickly and effectively avoid obstacles, but also in the process of obstacle avoidance can still guarantee the balance of uav.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无人机领域，尤其涉及一种基于DSP的光流值算法避障无人机。
技术介绍
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。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。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。
技术实现思路
有鉴于此，本技术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。本技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种基于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上；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。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。优选的，所述RC接收器是3DRRadio915MHz无线数据传输器。优选的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。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。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。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。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。本技术的有益效果：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。附图说明图1是本技术的结构框图；图2是本技术结构示意的俯视图；图3是本技术结构示意的主视图。具体实施方式以下将结合附图对本技术进行详细说明：如图1、图2、图3所示：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、CCD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。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1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。上述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。上述平衡翼垂直设置在无人机本体1上；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。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1内。优选的，所述RC接收器是3DRRadio915MHz无线数据传输器。优选的，所述DSP控制芯片是DM642芯片。采用CCD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3DRRadio915MHz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。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。具体的，本实施例中的无人机本体1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。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1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1平行，所述螺旋桨3安装在电机5转轴上。其中，本实施例所提到的螺旋桨外围都设置有护壳。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1底部。CCD摄像机可以在无人机底部实现360°旋转。以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、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(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。

【技术特征摘要】
1.一种基于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、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(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。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3DRRadio915MHz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...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖祖铭，郭瞻，孙小霞，
申请(专利权)人：景德镇学院，
类型：新型
国别省市：江西;36