一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，根据改进后的无人机控制方法，获取改进遥控系统产生的摇杆偏移数据，并利用所述视觉位置估计系统采集当前无人机的环境图像数据，通过无人机控制系统对所述摇杆偏移数据和获取的感知距离进行控制量转换，并将转换结果进行位置环和姿态环的数据计算，根据计算结果，对当前所述无人机进行位置和姿态的控制，增强无人机飞行的安全性，并且有效解决无人机在室内巡检时由于光线较暗而导致传统相机无法工作的问题，扩大无人机在实际应用中的使用范围。际应用中的使用范围。际应用中的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置


[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置。

技术介绍

[0002]目前在利用微型无人机巡检电力及能源系统线路等方面已经有了很多的应用，但是在矿井、管道、隧道等室内复杂环境的情况，无人机的飞行常常存在问题；传统的无人机控制方法主要是通过无人机上面携带的惯性测量单元来获得无人机的姿态数据，然后输入到控制器去对无人机进行控制，但是由于缺少位置测量单元，单纯依靠惯性导航系统来对位置进行估计误差较大，所以无人机难以保持在一个点稳定飞行；要使无人机保持在一个点稳定飞行通常需要靠飞行操作员通过操纵遥控器来进行精确的控制，这对飞行操作员的操作能力要求较高，且抗干扰性不强，在实际应用中具有局限性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，扩大无人机在实际应用中的使用范围。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，所述使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置包括改进遥控系统、视觉位置估计系统和无人机控制系统，所述改进遥控系统与所述无人机控制系统通过无线通信链路连接，所述视觉位置估计系统与所述无人机控制系统通过UART总线连接；
[0005]所述改进遥控系统，用于根据改进后的无人机控制方法，利用SBUS协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；
[0006]所述视觉位置估计系统，用于获取当前无人机的图像数据，并使用半密集深度图重建环境，同时估计双目事件摄像机平台的姿态，并将估计的得到的位置和姿态数据传输至所述无人机控制系统；
[0007]所述无人机控制系统，用于接收所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统处理后的数据，并根据对所有的数据进行转换和计算结果，对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。
[0008]其中，所述无人机控制系统包括飞行控制模块和多个距离感知模块，所述飞行控制模块与所述飞行控制模块和多个所述距离感知模块连接，多个所述距离感知模块还与所述飞行控制模块连接；
[0009]所述飞行控制模块，用于使用地址轮询法获取所述距离感知模块获取的感知距离，并接收所述改进遥控系统和所述视觉位置估计系统传输的数据；然后根据接收的所有数据，对当前所述无人机飞行进行调整；
[0010]多个所述距离感知模块，用于获取当前时点无人机的前、后、左、右、上、下六个方向与墙壁或者障碍物之间的所述感知距离。
[0011]其中，所述无人机控制系统还包括惯性测量模块，所述惯性测量模块与所述飞行控制模块连接；
[0012]所述惯性测量模块，用于获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块中。
[0013]其中，所述飞行控制模块包括位置控制单元、姿态控制单元和控制量转换单元，所述位置控制单元与所述视觉位置估计系统连接，所述姿态控制单元与所述惯性测量模块和所述位置控制单元连接，所述控制量转换单元与多个所述距离感知模块、所述改进遥控系统和所述位置控制单元连接；
[0014]所述控制量转换单元，用于对接收到的所述感知距离和所述摇杆偏移数据进行控制量的转换处理；
[0015]所述位置控制单元，用于结合所述视觉位置估计系统的数据，对转换后的数据进行位置环计算，得到对应的姿态数据；
[0016]所述姿态控制单元，用于根据所述姿态数据和所述惯性测量模块的所述惯性数据进行倾斜角度的计算。
[0017]其中，所述视觉位置估计系统包括双目相机模块和视觉数据处理模块，所述视觉处理模块与所述双目相机模块通过USB接口连接；
[0018]所述双目相机模块，用于采集当前所述无人机的环境图像，并通过USB接口向所述视觉数据处理模块传输对应的像素亮度变化数据；
[0019]所述视觉数据处理模块，用于根据所述像素亮度变化数据，使用半密集深度图重建环境，并估计所述双目相机模块的姿态。
[0020]其中，对所述摇杆偏移数据的转换方法为：
[0021]根据所述改进遥控系统的遥控周期，分别对所述改进遥控系统产生的高度控制量、左右移动控制量、前后移动控制量、偏航角控制量进行积分，完成控制量的转换，其中，所述遥控周期为遥控器的摇杆从零位，到非零位，再到零位的时间。
[0022]其中，所述改进后的无人机控制方法为：
[0023]利用左手的摇杆的Y轴对无人机高度的控制，其中高度控制的依据为无人机对地和对天的高度的比值；利用左手的摇杆的X轴对偏航角进行控制，摇杆偏移量是多少，则偏航角偏移的角度值就是多少；利用右手的摇杆的X轴、Y轴用来对无人机前进和后退、左移和右移的控制，其中前进后退、左移右移的依据为无人机前后、左右与墙壁或者障碍物距离的比例。
[0024]本专利技术的一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，根据改进后的无人机控制方法，获取改进遥控系统产生的摇杆偏移数据，并利用所述视觉位置估计系统采集当前无人机的环境图像数据，通过无人机控制系统对所述摇杆偏移数据和获取的感知距离进行控制量转换，并将转换结果进行位置环和姿态环的数据计算，根据计算结果，对当前所述无人机进行位置和姿态的控制，增强无人机飞行的安全性，并且有效解决无人机在室内巡检时由于光线较暗而导致传统相机无法工作的问题，扩大无人机在实际应用中的使用范围。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术提供的一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置的结构示意图。
[0027]图2是本专利技术提供的无人机控制系统的结构示意图。
[0028]图3是本专利技术提供的飞行控制模块的结构示意图。
[0029]图4是本专利技术提供的视觉位置估计系统的结构示意图。
[0030]1‑
改进遥控系统、2
‑
视觉位置估计系统、3
‑
无人机控制系统、31
‑
飞行控制模块、32
‑
距离感知模块、33
‑
惯性测量模块、311
‑
位置控制单元、312
‑
姿态控制单元、313
‑
控制量转换单元、314
‑
混控单元、21
‑
双目相机模块、22
‑
视觉数据处理模块、211
‑
双目事件相机、212
‑
红外主动发光单元、213
‑
红外滤光单元。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置包括改进遥控系统、视觉位置估计系统和无人机控制系统，所述改进遥控系统与所述无人机控制系统通过无线通信链路连接，所述视觉位置估计系统与所述无人机控制系统通过UART总线连接；所述改进遥控系统，用于根据改进后的无人机控制方法，利用SBUS协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；所述视觉位置估计系统，用于获取当前无人机的图像数据，并使用半密集深度图重建环境，同时估计双目事件摄像机平台的姿态，并将估计的得到的位置和姿态数据传输至所述无人机控制系统；所述无人机控制系统，用于接收所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统处理后的数据，并根据对所有的数据进行转换和计算结果，对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。2.如权利要求1所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述无人机控制系统包括飞行控制模块和多个距离感知模块，所述飞行控制模块与所述飞行控制模块和多个所述距离感知模块连接，多个所述距离感知模块还与所述飞行控制模块连接；所述飞行控制模块，用于使用地址轮询法获取所述距离感知模块获取的感知距离，并接收所述改进遥控系统和所述视觉位置估计系统传输的数据；然后根据接收的所有数据，对当前所述无人机飞行进行调整；多个所述距离感知模块，用于获取当前时点无人机的前、后、左、右、上、下六个方向与墙壁或者障碍物之间的所述感知距离。3.如权利要求2所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述无人机控制系统还包括惯性测量模块，所述惯性测量模块与所述飞行控制模块连接；所述惯性测量模块，用于获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块中。4.如权利要求3所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述飞行控制模块包括位置控制单元、姿态控制单元和控制量转换单元，所述位置控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，韦耀星，李晓，施允堃，许涵，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：