无人机跟踪导航控制系统技术方案

一种无人机跟踪导航控制系统，包括手持定位装置和无人机控制装置。手持定位装置既可让目标人物随身携带，也可固定在移动物体上，而无人机控制装置则搭载在无人机平台上，按照既定的协议向无人机发送控制命令并且接收无人机推送的信息，控制无人机自主导航飞行，实现对目标的跟踪。该系统小巧便携，安装方便，操作简单，适配性强，可移植到目前市场上已有的无人机开发平台上，并且具有良好的可扩展性，以满足客户不同的需求。

Unmanned aerial vehicle (UAV) tracking and navigation control system

A kind of UAV tracking and navigation control system, including handheld positioning device and UAV control device. The handheld positioning device can not only carry the target characters with them, but also be fixed on the moving objects. While the UAV control device is carried on the UAV platform, the control commands are sent to the UAV according to the established protocol and the information sent by the UAV are received, and the unmanned aerial vehicle is controlled to navigate and the target is tracked. The system is portable, easy to install, easy to operate and adaptable. It can be transplanted to the existing UAV development platform in the market and has good scalability to meet the different needs of the customers.

【技术实现步骤摘要】
无人机跟踪导航控制系统
本专利技术涉及无人机的控制
，特别涉及一种无人机跟踪导航控制系统。
技术介绍
目标跟踪在机器视觉、雷达信号处理方面一直是一个热点问题，长期以来受到研究人员的密切关注，但是现有的方法大多针对固定的传感器。移动中的传感器在给目标信息处理增加了难度的同时，也带来了新的问题，即如何控制传感器的运动才能获得更好的目标跟踪性能。随着无人机技术的日趋成熟，因其移动性以及宽广的活动空间，无人机携带的传感器可以有更大的感知范围，因而可以获得更好的目标跟踪性能。目前市场上能够实现对目标精确跟踪的无人机较少，现有技术主要包括GPS跟踪和视觉跟踪。视觉跟踪技术受限于摄像头的视距范围、光照条件、障碍物遮挡等因素，仍存在一定的局限性，还需进一步的发展和完善。另外，现有的无人机跟踪技术都是集成于无人机的飞控系统中，只能实现自身对目标的跟踪，无法直接移植到另一架无人机上从而让不同产品的无人机也同样可以实现目标跟踪的功能。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提出一种无人机跟踪导航控制系统，以解决上述无人机跟踪技术无法实现不同产品之间移植的问题。本专利技术提供一种无人机跟踪导航控制系统设计方案，该方案不仅可以实现对无人机的自主飞行控制，而且可以按照约定好的协议移植到不同产品的无人机上，从而实现控制无人机完成对移动目标的精准跟踪。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：无人机跟踪导航控制系统包括手持定位装置和无人机控制装置。手持定位装置用于让目标任务随身携带也可搭载在目标物体上，包括位置模块、电源模块、通信模块和数据处理模块，并设有开关键、复位键、蓝色LED电源指示灯和RGB状态指示灯，预留有PWM接口、串口接口、SWD调试接口和5V电压输出接口。无人机控制装置用于搭载在无人机上，控制无人机实现自主飞行并完成对移动目标的跟踪导航，包括电源模块、通信模块、PWM模块和主控制模块，并设有开关键、复位键、蓝色LED电源指示灯和RGB状态指示灯，预留有PWM接口、串口接口、SWD调试接口和5V电压输出接口。手持定位装置与无人机控制装置之间的通信协议为系统内部约定好的通信协议，无人机控制装置与被控制无人机之间的通信协议为系统与无人机之间约定好的通信协议。所述手持定位装置的位置模块，为GPS模块，用于获取目标点的一系列位置信息。所述手持定位装置的电源模块，支持5-40V的直流输入电压，并将其转化为5V和3.3V的直流电压，给所述其他模块供电。所述手持定位装置的通信模块，为无线串口通信模块，用于将经过所述数据处理模块处理过后的信息发送给无人机控制装置。所述手持定位装置的数据处理模块，用于将从所述位置模块中获取到的位置信息转化为所述无人机控制装置所需要的有效信息，包括目标经纬度坐标和高度，并将其按照通信协议封装成帧。所述手持定位装置的蓝色LED电源指示灯，用于指示打开所述开关后，所述电源模块是否工作正常，若电源模块工作正常则LED灯蓝色常亮，若电源模块工作异常则LED灯不亮。所述手持定位装置的RGB状态指示灯，蓝色闪烁表示手持定位装置正在初始化，红色常亮表示所述位置模块未接收到有效的GPS数据，绿色常亮表示所述位置模块已经接收到有效的GPS数据。所述无人机控制装置的电源模块，支持5-40V的直流输入电压，并将其转化为5V和3.3V的直流电压，给所述其他模块供电。所述无人机控制装置的通信模块，为无线串口通信模块，用于接收所述手持定位装置发送过来的信息。所述无人机控制装置的PWM模块，提供3通道的PWM波输出，用于控制搭载了摄像机的云台，控制云台的3轴转动。所述无人机控制装置的主控制模块，用于将从所述手持定位装置中接收到的信息按照系统通信协议进行解析，从中提取出目标点的位置数据，包括目标点经纬度坐标和高度；将从无人机中接收到的信息按照约定好的通信协议进行解析，从中提取出无人机当前的状态数据，进行数据解算，将对无人机的控制指令按照约定好的通信协议封装好发送给无人机。所述无人机控制装置的蓝色LED电源指示灯，用于指示打开所述开关后，所述电源模块是否工作正常，若电源模块工作正常则LED灯蓝色常亮，若电源模块工作异常则LED灯不亮。所述无人机控制装置的RGB状态指示灯，蓝色闪烁表示控制装置正在初始化，绿色闪烁一次表示控制装置对无人机激活成功，连续闪烁两次表示控制装置对无人机获取控制权成功，连续闪烁三次表示无人机自动起飞成功，红色闪烁则表示对应操作失败。所述手持定位装置和无人机控制装置的预留接口，为后续扩展功能所对应接口。本专利技术的有益效果是，一方面，手持定位装置小巧易携，既可以让目标人物随身携带，也可以固定在移动物体上，使整个系统具有更强的便携性和可移植性。另一方面，该系统具有良好的适配性和可扩展性，无人机控制装置可以搭载在目前市场上多数的无人机开发平台上，控制无人机进行自主导航飞行，实现对移动目标的跟踪。附图说明图1是本专利技术的功能模块示意图。图2是本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步说明。参照图1，无人机跟踪导航控制系统1，包括手持定位装置11和无人机控制装置12。手持定位装置11，包括位置模块111、电源模块112、通信模块113、数据处理模块114、LED电源指示灯115、RGB状态指示灯116、预留扩展接口117、开关键118和复位键119。无人机控制装置12，包括PWM模块121、电源模块122、通信模块123、主控制模块124、LED电源指示灯125、RGB状态指示灯126、预留扩展接口127、开关键128和复位键129。手持定位装置11既可让目标人物携带，也可固定在移动物体上，无人机控制装置12则是搭载在无人机平台上，通过串口通信方式向无人机发送控制命令和接收无人机的反馈信息。电源模块112和电源模块122同样支持5-40V的直流电压输入，用于给手持定位装置11和无人机控制装置12供电。参照图1和图2，首先，打开手持定位装置1的开关键118，如果电源模块112工作异常，则LED电源指示灯115不亮，需要检查电源连接情况。如果电源模块112工作正常，则LED电源指示灯115为蓝色常亮，各个模块初始化，RGB状态指示灯116蓝色闪烁。蓝色闪烁结束表示各个模块初始化完成，接着，如果位置模块111接收到有效的GPS数据并持续更新，则RGB状态指示灯116绿色常亮，如果位置模块111未接收到有效的GPS数据，则RGB状态指示灯116红色常亮，需要继续等待直到接收到有效的GPS数据。手持定位装置1的RGB状态指示灯116显示为绿色常亮后，打开无人机控制装置2的开关键128，如果电源模块122工作异常，则LED电源指示灯125不亮，需要检查电源连接情况。如果电源模块122工作正常，则LED电源指示灯125为蓝色常亮，各个模块初始化，RGB状态指示灯126蓝色闪烁。蓝色闪烁结束表示各个模块初始化完成，接着，绿色闪烁一次表示无人机控制装置2对无人机激活成功，连续闪烁两次表示无人机控制装置2对无人机获取控制权成功，连续闪烁三次表示无人机自动起飞成功，红色闪烁则表示对应操作失败。无人机控制装置2的主控制模块124进行时间判定，如果已达到限定时间，则发送命令给无人机完成自主返航。如果未达到限定时间，则根据接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机跟踪导航控制系统，应用于无人机上，其特征在于，该系统包括以下装置：手持定位装置和无人机控制装置。

【技术特征摘要】
1.一种无人机跟踪导航控制系统，应用于无人机上，其特征在于，该系统包括以下装置：手持定位装置和无人机控制装置。2.如权利要求1所述的无人机跟踪导航控制系统，其特征在于，所述手持定位装置包括位置模块、电源模块、通信模块和数据处理模块，并设有开关键、复位键、蓝色LED电源指示灯和RGB状态指示灯，预留有PWM接口、串口接口、SWD调试接口和5V电压输出接口；所述无人机控制装置包括电源模块、通信模块、PWM模块和主控制模块，并设有开关键、复位键、蓝色LED电源指示灯和RGB状态指示灯，预留有PWM接口、串口接口、SWD调试接口和5V电压输出接口。3.如权利要求1所述的无人机跟踪导航控制系统，其特征在于，所述手持定位装置和无人机控制装置的电源模块，具体用于将5~40V输入电压转化为5V和3.3V电压，给所述其他模块供电。4.如权利要求1所述的无人机跟踪导航控制系统，其特征在于，所述手持定位装置和无人机控制装置的通信模块为无线串口通信模块，用于将经过所述数据处理模块处理过后的信息发送给所述无人机控制装置。5.如权利要求1所述的无人机跟踪导航控制系统，其特征在于，所述手持定位装置和无人机控制装置的蓝色LED电源指示灯，用于指示所述电源模块是否工作正常，具体为若所述电源模块工作正常则LED灯蓝色常亮，若所述电源模块工作异常则LED灯不亮。6.如权利要求1所述的无人机跟踪导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永辉，王杰，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46