一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置，利用角速率陀螺，感测惯性空间三个轴的角速率，通过伺服控制计算机，解算出空间三个轴(航向、横滚、俯仰)上的角运动，通过输出与之对应的力矩信息，经过放大后驱动电机，使电机产生等幅反向的补偿运动对平台进行补偿，补偿掉无人船载体的扰动，使平台保持惯性空间的稳定，从而隔离无人船载体的运动。而平台的稳定也就保证了其上的摄像机的稳定，从而保证了图像的输出稳定。而保证了图像的输出稳定。而保证了图像的输出稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置


[0001]本专利技术属于无人船的
，尤其涉及一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着无人驾驶技术的高速发展，无人船在军事、民用等许多领域得到了长足发展。例如军事方面，利用无人船可以对海上目标进行监控、侦查；民用方面，利用无人船可以实现对河面、近海海面进行智慧航道管理、水上治安巡查、水域环保监测等等，这些应用都离不开船载的视频监控或者摄像系统。通过船载的视频监控系统，可以将图像信息上传到地面的指挥中心或者数据平台，指挥中心或者数据平台工作人员可以实时的通过视频图像系统观察海面、河面的实时图像信息，实时掌握海面、河面的情况；同时，还可以进一步对于无人船上传的图像信息进行数字图像处理，利用AI技术、图像识别等技术，完成对于实时图像的进一步分析和处理，得到更多需要的信息。
[0003]由于无人船行驶在海面、河面，无人船一般船体比较小，排水量比较有限，受风浪的影响，不可避免的会造成无人船船体的摇晃和摆动。目前，一般视频监控系统固定在船体上，由于船体的摇晃，必然带来视频监控摄像头的摇晃，从而使得视频监控的图像也会出现摇晃等不稳定、甚至模糊的现象。这种不稳定的图像上传到指挥中心或者数据平台，会造成以下影响：
[0004]1.由于图像不稳定、摇晃甚至模糊，使得地面观察人员很难掌握实时的水域的情况。长期摇晃的图像，会加重观察人员的视觉疲劳，从而导致误判和漏判，进而丢失目标，失去实时视频监控的作用。
[0005]2.由于图像不稳定，会造成后续依靠图像识别进行图像处理的算法出现无法识别或者识别错误的情况，造成依靠视频图像识别进行监控的环节失效。
[0006]另外，由于无人船在水域航行过程中，如果工作人员想通过视频监控观察不同方向的水域情况，或者进行目标的搜索，如果刚好目标处于视频监控的盲区，这样便无法发现目标，造成监控或者侦查的任务失败。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置，可以有效的隔离载体的运动，使得摄像头处在一种相对惯性空间稳定的状态，从而得到稳定的图像。
[0008]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0009]一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置，包括：摄像机、三轴陀螺仪、稳定平台；
[0010]所述稳定平台包括航向轴、俯仰轴、横滚轴，所述航向轴通过第一支架连接所述横滚轴，所述横滚轴通过第二支架连接所述俯仰轴，所述俯仰轴包括第一俯仰轴、第二俯仰轴，所述第一俯仰轴与第二俯仰轴通过第三支架连接，所述摄像机与三轴陀螺仪固设于所述第三支架上；
[0011]所述航向轴转动时，通过所述第一支架带动所述摄像机在水平XY面上做圆弧运动；
[0012]所述俯仰轴转动时，通过所述第三支架带动所述摄像机在垂直YZ面上做俯仰运动；
[0013]所述横滚轴转动时，通过所述第二支架带动所述摄像机在XZ面上做圆弧运动；
[0014]所述三轴陀螺仪用于感测无人船的航向、横滚及俯仰运动的转动角速度，将测得的转动角速度发送至伺服计算机，以便伺服计算机输出PWM信号控制稳定平台上的相应轴施加反方向的力矩，抵消无人船在该轴向上的转动。
[0015]根据本专利技术一实施例，所述第一支架呈竖直设置，所述第三支架呈水平设置。
[0016]根据本专利技术一实施例，所述航向轴包括航向轴力矩电机、航向轴光电编码器，所述航向轴力矩电机用于施加航向作用力矩，所述航向轴光电编码器用于感测航向轴旋转角度信息。
[0017]根据本专利技术一实施例，所述俯仰轴包括俯仰轴力矩电机、俯仰轴光电编码器，所述俯仰轴力矩电机用于施加俯仰作用力矩，所述俯仰轴光电编码器用于感测俯仰轴旋转角度信息。
[0018]根据本专利技术一实施例，所述横滚轴包括横滚轴力矩电机、横滚轴光电编码器，所述横滚轴力矩电机用于施加横滚作用力矩，所述横滚轴光电编码器用于感测横滚轴旋转角度信息。
[0019]根据本专利技术一实施例，所述三轴陀螺仪包括第一速率陀螺、第二速率陀螺、第三速率陀螺；
[0020]安装时，所述第一速率陀螺的感测轴与所述航向轴重合，感测无人船的航向运动；
[0021]所述第二速率陀螺的感测轴与所述俯仰轴重合，感测无人船的俯仰运动；
[0022]所述第三速率陀螺的感测轴与所述横滚轴重合，感测无人船的横滚运动。
[0023]根据本专利技术一实施例，所述航向轴的转动范围为
‑
120
°
～+120
°
。
[0024]根据本专利技术一实施例，所述俯仰轴的转动范围为
‑
45
°
～+45
°
。
[0025]根据本专利技术一实施例，所述横滚轴的转动范围为
‑
45
°
～+45
°
。
[0026]根据本专利技术一实施例，所述稳定平台采用碳纤维材质制成。
[0027]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0028]本专利技术一实施例中的无人船视频目标搜索与图像稳定装置，利用角速率陀螺，感测惯性空间三个轴的角速率，通过伺服控制计算机，解算出空间三个轴(航向、横滚、俯仰)上的角运动，通过输出与之对应的力矩信息，经过放大后驱动电机，使电机产生等幅反向的补偿运动对平台进行补偿，补偿掉无人船载体的扰动，使平台保持惯性空间的稳定，从而隔离无人船载体的运动。而平台的稳定也就保证了其上的摄像机的稳定，从而保证了图像的输出稳定。这样，通过三个维度的陀螺感测三个轴向的角速率，实现三轴的陀螺稳定系统，来达到平台的三维的稳定。使得视频监控摄像机稳定在固定的惯性空间的平台上。稳定的平台，完全可以隔离无人船对于视频监控摄像机的各种角扰动，从而保证输出图像的稳定，实现稳定、实时的图像输出。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一实施例中的无人船视频目标搜索与图像稳定装置的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术一实施例中的无人船视频目标搜索与图像稳定控制的原理图；
[0031]图3为本专利技术一实施例中的直流力矩电机功放电路中H桥一侧的线路连接图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1：航向轴；2：横滚轴；3：俯仰轴；4：摄像机；5：三轴陀螺仪；9：固定基座；10：第一支架；11：第二支架；12：第三支架。
具体实施方式
[0034]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。
[0035]在无人船实际行驶过程中，由于风浪的影响，船体必然会跟随风浪摇晃，特别是用于近海海面的无人船，由于海面风浪更大，无人船的摇晃更剧烈，瞬时角速率有可能达到
±
30
°
/秒或者以上，针对这种剧烈摇晃的动基座上的目标搜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人船视频目标搜索与图像稳定装置，其特征在于，包括：摄像机、三轴陀螺仪、稳定平台；所述稳定平台包括航向轴、俯仰轴、横滚轴，所述航向轴通过第一支架连接所述横滚轴，所述横滚轴通过第二支架连接所述俯仰轴，所述俯仰轴包括第一俯仰轴、第二俯仰轴，所述第一俯仰轴与第二俯仰轴通过第三支架连接，所述摄像机与三轴陀螺仪固设于所述第三支架上；所述航向轴转动时，通过所述第一支架带动所述摄像机在水平XY面上做圆弧运动；所述俯仰轴转动时，通过所述第三支架带动所述摄像机在垂直YZ面上做俯仰运动；所述横滚轴转动时，通过所述第二支架带动所述摄像机在XZ面上做圆弧运动；所述三轴陀螺仪用于感测无人船的航向、横滚及俯仰运动的转动角速度，将测得的转动角速度发送至伺服计算机，以便伺服计算机输出PWM信号控制稳定平台上的相应轴施加反方向的力矩，抵消无人船在该轴向上的转动。2.如权利要求1所述的无人船视频目标搜索与图像稳定装置，其特征在于，所述第一支架呈竖直设置，所述第三支架呈水平设置。3.如权利要求1所述的无人船视频目标搜索与图像稳定装置，其特征在于，所述航向轴包括航向轴力矩电机、航向轴光电编码器，所述航向轴力矩电机用于施加航向作用力矩，所述航向轴光电编码器用于感测航向轴旋转角度信息。4.如权利要求1所述的无人船视频目标搜索与图像稳定装置，其特征在于，所述俯仰轴包括俯仰轴力矩电机、俯仰轴光电编码器，所述俯仰轴力矩电机用于施加俯仰作用力矩，所述俯仰轴光电编码器用于感测俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宇峰，王小兵，商凌云，王文端，刘翔，孙华丽，王米，高佳英，
申请(专利权)人：上海欧萨数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：