基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，包括树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头及为系统供电的供电模块，树莓派分别与Pixhwak和USB摄像头连接，Pixhwak分别与接收机、电子调速器和GPS连接，电子调速器与无刷电机连接，供电模块包括电池组及降压模块，电池组给电子调速器供电且电子调速器给无刷电机供电，降压模块将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源给树莓派及Pixhwak供电，Pixhwak给接收机及GPS供电。本实用新型专利技术可以能够实现对车辆进行实时跟踪，其提供一种将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源方案，采用开关电源的形式进行供电，提高电源的稳定性，使电路能够稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统
本技术涉及无人机
，特别是一种基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统。
技术介绍
由于无人机的机动性能强，灵活性高，隐蔽性好等特点，使得如今无人机的发展越来越迅速，尤其在航拍，测绘，巡察，植保，电力巡查，交通监视等领域广泛应用，可以减少人力，缩短工作周期，提高安全，大大的提高了工作效率。而多旋翼飞行器不仅具备机动性能强，灵活度高，隐蔽性能好特点，还可以不受空间的限制，可以垂直起飞，定点悬停。由其良好的运动性能特点，使得多旋翼无人机应用领域更加广泛。现今在追捕罪犯车辆的过程依旧是较常用的使用车辆追捕，由于在追捕过程中视野、周围环境、路况等情况的影响导致增加了追捕罪犯的难度，若使用直升机，由于直升机体积较大并且起降空间要求高，人力大、成本高等情况都导致了不能马上赶到追捕现场。多旋翼无人机作为全新的高科技产品由于具有体积小，机动性好，灵活性高，隐蔽性好，不受空间约束的特性致恰好能够弥补这样的缺陷，使用多旋翼无人机追捕车辆可以大大提高了追捕效率，但由此也要求操控手要实时进行操控跟踪，操控要求高，若操控手技术上不够也很容易导致罪犯车辆逃脱，所以若无人机能够实时进行自动跟踪，不仅解决了能够精确的跟踪，而且降低了操控人员的要求，达到很好的锁定目标车辆效果。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供了一种基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，可以能够实现对车辆进行实时跟踪。为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，包括树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头及为系统供电的供电模块，树莓派分别与Pixhwak和USB摄像头连接，Pixhwak分别与接收机、电子调速器和GPS连接，电子调速器与无刷电机连接，供电模块包括电池组及降压模块，电池组给电子调速器供电且电子调速器给无刷电机供电，降压模块将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源给树莓派及Pixhwak供电，Pixhwak给接收机及GPS供电。作为一选项，电池组为3S锂电池。作为一选项，降压模块采用电源芯片MP1584将3S锂电池电压转换输出5V3A电源。作为一选项，降压模块包括电源芯片MP1584、二极管D1和D2、电阻R1-R6、电容C1-C3和电感L1，电池组正极连接至二极管D1正极，二极管D1负极分别连接至电源芯片MP1584的VIN脚、电容C1第一端及电阻R2第一端，电容C1第二端接地，电源芯片MP1584的EN脚分别连接电阻R2第二端及电阻R1第一端，电阻R1接地，电源芯片MP1584的FREQ脚经电阻R6接地，电源芯片MP1584的GND脚接地，电源芯片MP1584的COMP脚经串联的电容C3和电阻R5后接地，电源芯片MP1584的FB脚分别连接至电阻R3第一端及电阻R4第一端，电阻R4第二端接地，电源芯片MP1584的SW脚分别连接至二极管D2负极、电容C2第一端及电感L1第一端，二极管D2正极接地，电容C2第二端与电源芯片MP1584的BST脚连接，电感L1第二端分别连接至电阻R3第二端及电容C4第一端后作为5V3A电源输出端，电容C4第二端接地。其中，降压模块中，二极管D1和D2均为SS34二极管，电阻R1、R2、R5和R6均为1MΩ，电阻R3为240KΩ，电阻R4为43KΩ，电容C1为22UF，电容C2和C4均为104F，电容C3为100PF，电感L1为15UH。作为一选项，还包括遥控器及中心服务单元，遥控器给接收机发送控制信号，树莓派配置连接有WIFI模块，USB摄像头采集图像数据，树莓派通过WIFI模块将图像数据传输至中心服务单元。由于采用上述技术方案，本技术具有以下有益效果：本技术的基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，基于树莓派、Pixhwak及USB摄像头组建无人机跟踪系统，可以能够实现对车辆进行实时跟踪，其提供一种将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源方案，采用开关电源的形式进行供电，提高电源的稳定性，使电路能够稳定运行。附图说明图1是本技术的系统框图。图2是本技术的供电模块框图。图3是本技术的降压模块电路图。具体实施方式实施例参见图1-图3，本实施例的基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，包括树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头及为系统供电的供电模块，树莓派分别与Pixhwak和USB摄像头连接，Pixhwak分别与接收机、电子调速器和GPS连接，电子调速器与无刷电机连接，供电模块包括电池组及降压模块，电池组通过电子调速器给无刷电机供电，降压模块将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源给树莓派及Pixhwak供电。其中，树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头、蜂鸣器等，及其连接，如采用SPI或I2O连接，以及ROS运动跟踪系统，均采用既有技术，此处不再敖述。树莓派采用raspberrypi3B处理器，作为处理USB摄像头回传的图像数据，对图像数据进行目标颜色的阈值设定、提取目标区域最大轮廓、标定目标区域的质心、订阅Pixhawk(飞行控制器)当前的坐标话题、发布Pixhawk控制飞行器执行到指定坐标话题使Pixhawk订阅该话题来执行相对运动到达指定坐标来消除目标质心与图像中心的距离，达到跟踪的目的。Pixhawk飞行控制器作为底层飞行器控制器，控制飞行器实现稳定飞行的目的。USB摄像头模块作为采集图像数据部分，实时获取图像数据，树莓派对获得的图像数据进行处理。接收机接收遥控器的控制信号，来达到控制飞行器飞行的效果，在该系统中主要目的是进行模式切换，在飞行器达到稳定后切换为外部模式，使飞行器执行跟踪目标飞行任务，当遇到紧急情况可切换为自稳和定高模式，保证飞行器安全稳定飞行。GPS模块获取经纬度，高度等数据，Pixhawk飞行器处理从GPS获取的数据，实现定点功能。电子调速器模块主要功能为驱动无刷电机和通过Pixhawk飞行器输出的PWM来改变电机转速，达到控制电机转速的效果，无刷电机则作为整个飞行控制器动力输出。安全开关模块主要作用为避免误操作导致飞行器解锁而出现意外，通过该开关来进行是否需要解锁来进一步保证安全。蜂鸣器则作为模式提示和低电量报警等作用。上述为无人机端系统，还包括如下后端服务系统。该系统还包括中心服务单元，中心服务单元可为Web服务器及PC端，或为PC端；USB摄像头采集图像数据，树莓派配置连接有WIFI模块，树莓派通过WIFI模块及路由器连接互联网，将图像数据传输至Web服务器，然后通过PC端查阅；或者树莓派通过WIFI模块连接PC端，将图像数据传输至PC端。下述将对无人机端的电源进行说明。无人机平台中，最基础的部分是一个稳定输入的电源，这对其正常运转起着至关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，其特征在于：包括树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头及供电模块，所述树莓派分别与Pixhwak和USB摄像头连接，所述Pixhwak分别与接收机、电子调速器和GPS连接，所述电子调速器与无刷电机连接，所述供电模块包括电池组及降压模块，所述电池组给电子调速器供电且电子调速器给无刷电机供电，所述降压模块将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源给树莓派及Pixhwak供电，所述Pixhwak给接收机及GPS供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，其特征在于：包括树莓派、Pixhwak、接收机、电子调速器、无刷电机、GPS、USB摄像头及供电模块，所述树莓派分别与Pixhwak和USB摄像头连接，所述Pixhwak分别与接收机、电子调速器和GPS连接，所述电子调速器与无刷电机连接，所述供电模块包括电池组及降压模块，所述电池组给电子调速器供电且电子调速器给无刷电机供电，所述降压模块将供电电压为11.0V～12.4V的电池组转换输出5V3A电源给树莓派及Pixhwak供电，所述Pixhwak给接收机及GPS供电。


2.根据权利要求1所述的基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，其特征在于：所述电池组为3S锂电池。


3.根据权利要求2所述的基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，其特征在于：所述降压模块采用电源芯片MP1584将3S锂电池电压转换输出5V3A电源。


4.根据权利要求3所述的基于ROS的无人机实时跟踪车辆系统，其特征在于：所述降压模块包括电源芯片MP1584、二极管D1和D2、电阻R1-R6、电容C1-C3和电感L1，电池组正极连接至二极管D1正极，二极管D1负极分别连接至电源芯片MP1584的VIN脚、电容C1第一端及电阻R2第一端，电容C1第二端接地，电源芯片M...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建盛，钟文键，韦庆进，何奇文，覃勇，徐咏，
申请(专利权)人：河池学院，
类型：新型
国别省市：广西;45