一种多旋翼无人机高空环境侦测系统技术方案

本发明专利技术公开一种多旋翼无人机高空环境侦测系统，包括控制核心、GPS模块、脉宽检测接口、环境信息监测模块、云端控制中心、摄像机和字符叠加模块，其对现有的高空环境监测系统提供了其他功能的扩展性，提供一种能够进行高空环境侦测的功能可扩展的飞行器侦测系统，以方便对大面积地区的环境监测，适应目前的环境整治工作。

A high altitude environment detection system for multi rotor unmanned aerial vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼无人机高空环境侦测系统
本专利技术涉及环境侦测领域，特别涉及一种多旋翼无人机高空环境侦测系统。
技术介绍
随着环境问题越来越得到人们的重视，对于大面积地区的环境检测显得越来越必不可少。而有许多地方地势险峻，或者交通拥堵，不利于地面设备直接检测，无人机技术和定位技术的发展有效解决了这一问题.CN106643916A公开了一种无人机环境监测模块和监测方法，包括安装在无人机上的飞行控制模块，导航模块，数据采集模块，环境监测模块，光学相机和无线传输模块，该监测模块实现了对环保监测区域的快速全面监测，提高了监测的效率，但该无人机环境监测模块仅能实现环境的监测，缺乏可扩展的功能，同时图像的实时处理功能较弱，不能解决目前对环境监测要求更为精确的需求，以及其他功能的扩展性较弱。CN206540575U公开了一种环境信息监测系统。该系统包括中央处理器和环境信息采集装置，环境信息采集装置与中央处理器信号连接，环境信息采集装置包括第一采集装置和第二采集装置，第一采集装置设置在固定设备上，用于采集固定设备所处区域的环境信息，第二采集装置设置在移动设备上，用于跟随移动设备移动并采集移动设备所处区域的环境信息，本专利可以扩大环境的观测范围，提高获取环境信息的效率。无人机不受地势的限制，且巡航速度较快，巡航周期较长，且成本较低，配合高精度定位的GPS模块，能实现每隔一段距离进行一次拍摄，并将所有拍摄画面合成为一张完整的全景图的功能。同时，每一张照片也会叠加上该照片的经纬度并保存，便于进行细致的观察，并对该地区进行进一步的环境整治工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多旋翼无人机高空环境侦测系统，，能够进行高空环境侦测的功能可扩展的飞行器侦测系统，以方便对大面积和地势险峻等地区的环境监测，适应目前的环境整治工作。本专利技术通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多旋翼无人机高空环境侦测系统，包括：控制核心、GPS模块、脉宽检测接口、环境信息监测模块、云端控制中心、摄像机和字符叠加模块，所述控制核心和脉宽检测接口集成于核心板，用于检测脉冲宽度和频率，给出拍摄的起始信号；所述GPS模块通过连接线与核心板连接，固定于飞行器支架上，用于返回飞行高度和经纬度信息，作为航拍间隔的依据；所述摄像机安装于飞行器底部，所述字符叠加模块安装在所述核心板上，用于实现GPS经纬度数据与摄像机拍摄图像叠加；环境信息监测模块搭载于多旋翼无人飞行器上，该系统包括PM2.5采集模块和气体检测模块，所述气体检测模块包括二氧化硫传感器和硫化氢传感器；所述云端控制中心为无人机的远程控制平台，所述GPS模块、所述摄像头图像采集、所述无人机的飞行以及环境信息的采集，可通过所述核心板控制；所述核心板包括环境数据采集分析模块，对所述的环境信息监测模块采集的数据进行收集和分析，并传送给云端控制中心，并接受所述云端控制中心的控制，所述云端控制中心会对实时传输的数据和图像进行处理并图形化展示，其包括在线实时展示所侦测区域的PM2.5浓度、二氧化硫和硫化氢浓度数据的在线实时数据展示模块、在线实时视频预览模块、航拍网格设置模块、航拍参数设计模块、飞机航行轨迹模块以及航拍图片预览模块，其中所述在线实时视频预览模块可以实现在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控航拍点；所述航拍网格设置模块用于设置航拍网格的格子；所述航拍参数设计模块用于在飞机起飞前，通过此串口模块配置飞机拍照距离，包含横向拍照距离、横向拍照点数、纵向拍照距离和横向拍照点数；所述飞机航行轨迹模块用于标定飞机航拍时所在地图的位置；所述航拍图片预览模块将飞机定点拍照的图片在网格中进行展示。其中，所述核心板包括STM32系列芯片，用于连接核心板上的其他模块，作为核心的数据收发控制中心。其中，所述核心板还包括供电及下载电路以及外部flash模块。其中，所述供电及下载电路以CH340芯片为核心，为整个芯片提供5v和3.3v的稳压电源。其中，所述摄像头，可采集实时图像，通过所述核心板控制广播发送，在云端控制中心远程实时查看。其中，所述脉宽检测接口，通过TLP521芯片能检测脉冲宽度、频率，并返回相关数据给出拍摄的起始信号。其中，所述GPS通信模块通过800系列GPS芯片能实时提取到当前的经纬度数值并返回给所述STM32系列芯片，再经由STM32系列芯片发送至所述字符叠加模块。其中，所述的无人机具有足够安装全套装置的负载能力，其自身可通过九轴传感器、光流传感器、GPS传感器、超声波传感器、气压计，和电子调速器、电机相配合，能够实现定点定高悬停以及各种飞行动作，同时提供接口允许外界设备控制。本专利技术的有益效果在于：对现有的高空环境监测系统提供了其他功能的扩展性，提供一种能够进行高空环境侦测的功能可扩展的飞行器侦测系统，以方便对大面积地区的环境监测，适应目前的环境整治工作。附图说明图1是本专利技术多旋翼无人机高空环境侦测系统的功能框图。图2是本专利技术多旋翼无人机高空环境侦测系统的原理框图。图3是本专利技术多旋翼无人机高空环境侦测系统的结构示意图。图4是本专利技术多旋翼无人机高空环境侦测系统的俯视图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术多旋翼无人机高空环境侦测系统附加在可扩展无人机上，包括以下部件：GPS模块1、控制核心、字符叠加模块2、摄像机3、脉宽检测接口、环境信息监测模块以及云端控制中心，如图2和3所示。其中多旋翼无人机具有足够安装全套装置的负载能力，其自身通过九轴传感器、光流传感器、GPS传感器、超声波传感器、气压计等各类传感器，和电子调速器、电机相配合，能够实现定点定高悬停以及各种飞行动作，同时提供接口允许外界设备控制。所述的环境信息监测模块搭载于多旋翼无人飞行器上，该系统包括PM2.5采集模块和气体检测模块，所述PM2.5采集模块型号为DSM501A，所述气体检测模块包括二氧化硫传感器和硫化氢传感器。本专利技术的控制核心集成于核心板，核心板安装于无人机上，核心板选择低功耗单片机，作为侦测系统的控制中心，对无人机的飞行、摄像机拍摄以及环境信息监测模块进行控制，对GPS模块采集数据进行分析和处理，与云端控制中心进行连接和数据通信，具有环境数据采集分析模块，对所述的环境信息监测模块采集的数据进行收集和分析，并传送给云端控制中心。具体包括：ST高性能32位微处理器MPU(STM32系列芯片)，其连接PCB板上的其他模块，作为核心的数据收发控制中心；供电及下载电路，以CH340芯片为核心，为整个芯片提供5v和3.3v的稳压电源；脉宽检测接口，通过TLP521芯片能检测脉冲宽度、频率，并返回相关数据给出拍摄的起始信号；字符叠加模块，将采集到的经纬度信息通过该模块叠加到拍摄到的图像上，并返回至云端；GPS通信模块，其通过800系列GPS芯片能实时提取到当前的经纬度数值并返回给单片机，再经由单片机发送至字符叠加模块；环境数据采集分析模块，对所述的环境信息监测模块采集的数据进行收集和分析，并传送给云端控制中心；外部flash模块，以W25X16为核心提供外部flash，可用sd卡来代替外部flash；串口输出3.3v转5v模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多旋翼无人机高空环境侦测系统，其特征在于，包括：控制核心、GPS模块、脉宽检测接口、环境信息监测模块、云端控制中心、摄像机和字符叠加模块，所述控制核心和脉宽检测接口集成于核心板，用于检测脉冲宽度和频率，给出拍摄的起始信号；所述GPS模块通过连接线与核心板连接，固定于飞行器支架上，用于返回飞行高度和经纬度信息，作为航拍间隔的依据；所述摄像机安装于飞行器底部，所述字符叠加模块安装在所述核心板上，用于实现GPS经纬度数据与摄像机拍摄图像叠加；所述环境信息监测模块搭载于该多旋翼无人飞行器上，该模块包括PM2.5采集模块和气体检测模块，所述气体检测模块包括二氧化硫传感器和硫化氢传感器；所述云端控制中心为无人机的远程控制平台，所述GPS模块、所述摄像头图像采集、所述无人机的飞行以及环境信息的采集，可通过所述核心板控制；所述核心板包括环境数据采集分析模块，对所述的环境信息监测模块采集的数据进行收集和分析，并传送给云端控制中心，并接受所述云端控制中心的控制，所述云端控制中心会对实时传输的数据和图像进行处理并图形化展示，其包括在线实时展示所侦测区域的PM2.5浓度、二氧化硫和硫化氢浓度数据的在线实时数据展示模块、在线实时视频预览模块、航拍网格设置模块、航拍参数设计模块、飞机航行轨迹模块以及航拍图片预览模块，其中所述在线实时视频预览模块可以实现在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控航拍点；所述航拍网格设置模块用于设置航拍网格的格子；所述航拍参数设计模块用于在飞机起飞前，通过此串口模块配置飞机拍照距离，包含横向拍照距离、横向拍照点数、纵向拍照距离和横向拍照点数；所述飞机航行轨迹模块用于标定飞机航拍时所在地图的位置；所述航拍图片预览模块将飞机定点拍照的图片在网格中进行展示。...

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机高空环境侦测系统，其特征在于，包括：控制核心、GPS模块、脉宽检测接口、环境信息监测模块、云端控制中心、摄像机和字符叠加模块，所述控制核心和脉宽检测接口集成于核心板，用于检测脉冲宽度和频率，给出拍摄的起始信号；所述GPS模块通过连接线与核心板连接，固定于飞行器支架上，用于返回飞行高度和经纬度信息，作为航拍间隔的依据；所述摄像机安装于飞行器底部，所述字符叠加模块安装在所述核心板上，用于实现GPS经纬度数据与摄像机拍摄图像叠加；所述环境信息监测模块搭载于该多旋翼无人飞行器上，该模块包括PM2.5采集模块和气体检测模块，所述气体检测模块包括二氧化硫传感器和硫化氢传感器；所述云端控制中心为无人机的远程控制平台，所述GPS模块、所述摄像头图像采集、所述无人机的飞行以及环境信息的采集，可通过所述核心板控制；所述核心板包括环境数据采集分析模块，对所述的环境信息监测模块采集的数据进行收集和分析，并传送给云端控制中心，并接受所述云端控制中心的控制，所述云端控制中心会对实时传输的数据和图像进行处理并图形化展示，其包括在线实时展示所侦测区域的PM2.5浓度、二氧化硫和硫化氢浓度数据的在线实时数据展示模块、在线实时视频预览模块、航拍网格设置模块、航拍参数设计模块、飞机航行轨迹模块以及航拍图片预览模块，其中所述在线实时视频预览模块可以实现在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控航拍点；所述航拍网格设置模块用于设置航拍网格的格子；所述航拍参数设计模块用于在飞机起飞前，通过此串口模块配置飞机拍照距离，包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，王卿，鄢忠纯，苏敬华，沙晨燕，东阳，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31