[发明专利]一种基于外部视觉定位的无人机调试系统

说明书

技术领域

本发明属于无人机技术领域，更具体地，涉及一种基于外部视觉定位的无人机调试系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，人们对无人机的性能也越来越高，一个方便高精度的调试平台便成了迫切的需要。无人机又是一个复杂性高，惯性大，环境干扰大的一个系统。调试平台将很大程度上影响着调试出来无人机性能的好坏。而现在大部分的无人机调试平台都是有底座的，将无人机固定在底座上与实际运行的无人机环境不同，调试出来的性能与实际中的也有很大不同。由于固定在底座上，也无法观察到传感器温漂对无人机的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于外部视觉定位的无人机调试系统，该系统不需要底座，以求解决现有技术中调试环境与实际环境差别大，难以获得精确轨迹的问题。

本发明提供了一种基于外部视觉定位的无人机调试系统，包括视觉定位系统和与之相连的控制平台，其中；

所述视觉定位系统由至少3个红外摄像头组成，呈环状分布，摄像头固定在离地面一定高度，朝向环的中心点，用于将采集的无人机图像数据传输到控制平台中，用于精确定位可视区域内的标记点；所述可视区域为最少两个摄像头可观测到的共同区域，所述标记点由反光材料制作而成的小球体，可以反射红外光；所调试的无人机设置在所述视觉定位系统的可视区域内，并在机身上设置不小于三个并容易被摄像头捕捉到的标记点；

所述控制平台包括通信模块和控制模块；采集视觉定位系统传来的图像数据，通过多目视觉坐标测量算法获取所述无人机上标记点的位置，并传输到控制模块中；所述控制模块通过四元数法解算出无人机的欧拉角和三维坐标，从而得到无人机的位置和姿态信息；

所述控制平台的控制模块通过控制算法计算出无人机上各个驱动电机的控制量；所述控制算法包括双闭环PID算法和LQR算法，所述控制量包括PWM信号和电压信号；所述控制平台通过通信模块与所述无人机通信，传送控制量，用于控制所述无人机上的驱动电机，从而改变电机的转速，实现对无人机的控制。

工作中，所述控制平台通过所述视觉定位系统获得所述无人机上所有标记点的位置，进而解算出无人机的姿态和轨迹，再通过控制算法得到无人机上驱动电机的控制量，包括PWM信号和电机电压信号，通过通信模块将这些控制量发送到所述无人机，所述无人机接收到无线信号并执行命令。

进一步的，所述摄像头安置在摄像头支架上，或安置在墙壁上或者悬挂在建筑物上。

进一步的，所述无人机包括四旋翼无人机、多旋翼无人机、小型无人机和鱼鹰无人机。

进一步的，所述视觉定位系统能通过多目视觉坐标测量算法处理技术获取无人机的姿态信息、位置信息和运动轨迹。

进一步的，所述控制平台的控制模块嵌在PC机中。

进一步的，所述控制模块是无人机控制系统中的一部分，或者是与无人机控制系统通信的独立模块。

工作时，所述控制平台通过所述视觉定位系统获得所述无人机上所有标记点的位置，进而解算出无人机的姿态和轨迹，再通过控制模块得到无人机上驱动电机的控制量，包括PWM信号和电机电压信号，最后通过无线方式将控制量发送到所述无人机，所述无人机接收并执行命令。

本发明中，所述控制平台可直接控制无人机上的电机，因此在调试过程中可随意设计控制模块中的控制算法而不需要对无人机进行程序的烧录，这样极大地节省了调试时间，方便了调试。所述视觉定位系统(201)可无接触测量出无人机的姿态和位置信息，调试环境高程度地逼近实际中的应用环境，这样调试出来的效果可以很好地与实际环境中的效果吻合。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于外部视觉定位的无人机调试系统结构示意图；

图2为验证本发明实施例的有效性而提供的系统结构框图；

图3为验证本发明实施例的有效性而提供的四旋翼无人机；

其中，1为基于外部视觉定位的无人机调试系统、2为系统结构框图、201为视觉定位系统、202为摄像头支架、203为视觉定位系统的可视区域、204为无人机飞行器、205为控制平台、206为四旋翼无人机螺旋桨、207为标记点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。