一种水陆空多栖侦查的监测系统技术方案

本发明专利技术涉及无人监测技术领域，尤其涉及一种水陆空多栖侦查的监测系统，所述监测系统包括：主控模块、地面行走模块、空中飞行模块、水面航行模块、内部感知模块、外部感知模块和电源模块。本发明专利技术提出了一种具备多场景监测能力的监测系统，所述监测系统可实现水陆空三栖，并根据不同场景使用不同的传感数据进行速度、角度、避障等行动的路径规划和轨迹优化，从而减少复杂环境对于监测系统的影响程度。减少复杂环境对于监测系统的影响程度。减少复杂环境对于监测系统的影响程度。

【技术实现步骤摘要】
一种水陆空多栖侦查的监测系统


[0001]本专利技术涉及无人监测
，尤其涉及一种水陆空多栖侦查的监测系统。

技术介绍

[0002]为了深入到复杂、危险、不确定的灾害现场，探测未知环境信息，无人监测技术被广泛地使用。现有的无人监测系统往往需要复杂的前端硬件和后端数据分析技术支持，并且大多数监测硬件和系统都只能针对较为单一类型的目标监测，例如图像采集、物质采集等，使得无人监测技术的覆盖面不够全面。对于不同地点的监测场景下，对监测系统的硬件要求也会有所不同，例如，空中的数据采集需要能够飞行的设备，而水下的数据采集需要具备防水功能的设备，而这些场景对于设备的信号接收能力也会有所不同。目前，市场上仍未出现具有多种场景监测能力的系统，在该领域下的无人监测系统仍具有很大的发展空间。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种水陆空多栖侦查的监测系统，旨在解决现有技术中的监测系统不适应多种场景的问题。
[0004]具体的，本专利技术实施例提供一种水陆空多栖侦查的监测系统，所述监测系统包括：
[0005]主控模块，用于与用户端实现通信，并基于用户端控制信号控制所述监测系统的运动模式，所述运动模式包括地面行走模式、空中飞行模式和水面航行模式，并按照不同的所述运动模式，根据行走控制算法输出行走控制信号、或根据飞行控制算法输出飞行控制信号、或根据路径规划算法输出航行控制信号；
[0006]地面行走模块，用于根据所述行走控制信号驱动关节舵机或关节电机；
[0007]空中飞行模块，用于根据所述飞行控制信号驱动旋翼电机；
[0008]水面航行模块，用于根据所述航行控制信号驱动涡轮电机；
[0009]内部感知模块，用于获取内部感知传感器采集的内部感知信号，并反馈给所述主控模块；
[0010]外部感知模块，用于获取外部感知传感器采集的外部感知信号，并反馈给所述主控模块；
[0011]电源模块，用于为所述主控模块、所述地面行走模块、所述空中飞行模块、所述水面航行模块、所述内部感知模块、所述外部感知模块进行供电和系统安全防护。
[0012]更进一步地，所述行走控制算法具体为：
[0013]基于串级PID算法，将所述外部感知信号作为外环控制，将所述主控模块收到的用户端控制信号作为内环控制，通过线性映射转换生成PWM波，即所述行走控制信号，其中，所述外环控制为方向控制，所述内环控制为速度控制。
[0014]更进一步地，所述飞行控制算法具体为：
[0015]基于串级PID算法，将所述外部感知信号作为外环控制，将所述主控模块收到的用户端控制信号作为内环控制，通过双重运算生成多路的PWM波，即所述飞行控制信号，其中，
所述外环控制为姿态角控制，所述内环控制为角速度控制。
[0016]更进一步地，所述路径规划算法具体为：
[0017]根据所述外部感知信号获取系统定位和目标定位，并基于快速行进法获取所述系统定位到所述目标定位的最优路径，并根据所述最优路径生成所述航行控制信号。
[0018]更进一步地，所述内部感知传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力计传感器、惯性传感器和气压传感器。
[0019]更进一步地，所述外部感知传感器包括超声波传感器、激光雷达传感器、毫米波雷达、温湿度传感器、气体传感器、氧溶度传感器、人体检测传感器、视觉传感器和定位传感器。
[0020]更进一步地，所述主控模块还用于：
[0021]根据所述外部感知信号获取障碍物的运动状态，并根据轨迹优化算法对所述航行控制信号进行优化，使所述航行控制信号所驱动运行的轨迹不与所述障碍物发生碰撞，所述轨迹优化算法基于VO速度障碍算法。
[0022]本专利技术所达到的有益效果，在于提出了一种具备多场景监测能力的监测系统，所述监测系统可实现水陆空三栖，并根据不同场景使用不同的传感数据进行速度、角度、避障等行动的路径规划和轨迹优化，从而减少复杂环境对于监测系统的影响程度。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的水陆空多栖侦查的监测系统的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的水陆空多栖侦查的监测系统的运行流程示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]请参照图1，图1是本专利技术实施例提供的水陆空多栖侦查的监测系统的结构示意图，所述监测系统包括：
[0027]主控模块，用于与用户端实现通信，并基于用户端控制信号控制所述监测系统的运动模式，所述运动模式包括地面行走模式、空中飞行模式和水面航行模式，并按照不同的所述运动模式，根据行走控制算法输出行走控制信号、或根据飞行控制算法输出飞行控制信号、或根据路径规划算法输出航行控制信号；
[0028]地面行走模块，用于根据所述行走控制信号驱动关节舵机或关节电机；
[0029]空中飞行模块，用于根据所述飞行控制信号驱动旋翼电机；
[0030]水面航行模块，用于根据所述航行控制信号驱动涡轮电机；
[0031]内部感知模块，用于获取内部感知传感器采集的内部感知信号，并反馈给所述主控模块；
[0032]外部感知模块，用于获取外部感知传感器采集的外部感知信号，并反馈给所述主控模块；
[0033]电源模块，用于为所述主控模块、所述地面行走模块、所述空中飞行模块、所述水
面航行模块、所述内部感知模块、所述外部感知模块进行供电和系统安全防护。
[0034]具体的，本专利技术实施例在具体实施时，所述主控模块需要考虑到处理器的主频速度、存储、功耗、扩展能力、异常系统、开发调试以及成本等特点，可以选用意法半导体的STM32F系列芯片、Intel处理器控制系统、大疆控制模块等实现，并且集成5G、WIFI、微波等通信协议的通信系统，用于与客户端进行通信，对应的，用户端可以通过智能手机的APP、手持控制器实现，并且，在采用多种通信模块的基础上，监测系统也可以是通过云平台与用户端实现连接，从而实现距离更远的控制。
[0035]所述地面行走模块包括八个关节舵机或电机的控制电路，本专利技术实施例采用PWM控制，通过光电耦合器进行电气隔离，增强抗干扰能力。
[0036]所述空中飞行模块基于好盈乐天无刷电子调试器，该电子调速器功能强大，内置高性能处理器，抗干扰强，采用防水设计，平稳的线性调速，具备多种保护功能。
[0037]所述水面航行模块将相应的运动指令控制涡轮电机的舵角和转速，驱动对应的执行机构，以完成对航行运动控制。
[0038]更进一步地，所述内部感知传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力计传感器、惯性传感器和气压传感器。所述内部感知模块基于惯导测量单元IMU实现，其中，陀螺仪与加速度传感器：采用IIM
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水陆空多栖侦查的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：主控模块，用于与用户端实现通信，并基于用户端控制信号控制所述监测系统的运动模式，所述运动模式包括地面行走模式、空中飞行模式和水面航行模式，并按照不同的所述运动模式，根据行走控制算法输出行走控制信号、或根据飞行控制算法输出飞行控制信号、或根据路径规划算法输出航行控制信号；地面行走模块，用于根据所述行走控制信号驱动关节舵机或关节电机；空中飞行模块，用于根据所述飞行控制信号驱动旋翼电机；水面航行模块，用于根据所述航行控制信号驱动涡轮电机；内部感知模块，用于获取内部感知传感器采集的内部感知信号，并反馈给所述主控模块；外部感知模块，用于获取外部感知传感器采集的外部感知信号，并反馈给所述主控模块；电源模块，用于为所述主控模块、所述地面行走模块、所述空中飞行模块、所述水面航行模块、所述内部感知模块、所述外部感知模块进行供电和系统安全防护。2.如权利要求1所述的水陆空多栖侦查的监测系统，其特征在于，所述行走控制算法具体为：基于串级PID算法，将所述外部感知信号作为外环控制，将所述主控模块收到的用户端控制信号作为内环控制，通过线性映射转换生成PWM波，即所述行走控制信号，其中，所述外环控制为方向控制，所述内环控制为速度控制。3.如权利要求1所述的水陆空多栖...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨镇首，徐雍，钟毅，刘畅，鲁仁全，饶红霞，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：