[发明专利]一种基于姿态识别的无人机交互系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于姿态识别的无人机交互系统，其特征在于，包括无人机机体、视觉处理子系统、飞行控制子系统以及手持遥控器；所述视觉处理子系统和飞行控制子系统均搭建于无人机机体上，且相互之间通过UART接口通信连接，所述手持遥控器分别与视觉处理子系统以及飞行控制子系统通信连接；

所述视觉处理子系统用于获取无人机机体所在环境的视频图像，并对其进行处理，得到目标检测和姿态识别结果；

所述飞行控制子系统用于根据目标检测和姿态识别结果控制无人机机体执行相应的动作和任务；

所述手持遥控器设置有显示屏，用于实时显示视觉处理子系统获取到的视频图像，同时所述手持遥控器还用于控制无人机机体的起飞。

2.根据权利要求1所述的无人机交互系统，其特征在于，所述视觉处理子系统包括视频采集卡、运动相机、视频处理模块以及图传模块；

所述视频采集卡和运动相机搭载于无人机机体上，且相互通信连接，用于获取无人机机体所在环境的视频图像；

所述视频处理模块通过USB接口与视频采集卡连接，用于对视频图像进行处理，得到目标检测和姿态识别结果；

所述图传模块与运动相机通信连接，并与手持遥控器无线通信连接，用于将采集到的视频图像发送至手持遥控器进行实时显示。

3.根据权利要求2所述的无人机交互系统，其特征在于，所述视频处理模块采用JetsonTX1嵌入式开发板。

4.根据权利要求1所述的无人机交互系统，其特征在于，所述飞行控制子系统包括动力模块、电源管理模块、传感器模块、GPS定位模块、无线通信模块以及控制模块；

所述电源管理模块与飞行控制子系统中的其余模块电连接，用于为各个模块提供适配的电源；

所述控制模块与动力模块通信连接，并通过PWM控制技术对动力模块进行调制，为无人机机体提供飞行动力；

所述传感器模块与控制模块通信连接，并通过SPI/IIC数据传输标准将采集到的数据信息传输至控制模块；

所述GPS定位模块通过UART接口与控制模块通信连接，用于对无人机机体进行定位；

所述无线通信模块通过SPI接口与控制模块通信连接，并与手持遥控器无线通信连接，用于实现飞行控制子系统与手持遥控器的通信。

5.根据权利要求4所述的无人机交互系统，其特征在于，所述动力模块包括电子调速器和无刷电机；所述传感器模块包括陀螺仪、加速度计、气压计和电子罗盘，用于采集无人机机体的位姿、方向、加速度以及所处环境的气压信息；所述控制模块采用STM32F427微控制器，所述无线通信模块采用nRF24L01无线模块。

6.一种基于姿态识别的无人机交互系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过手持遥控器控制无人机机体起飞，悬停于设定高度，并通过视觉处理子系统中的运动相机采集环境视频图像；

S2、根据环境视频图像判断是否检测到操作人员，若是则进入步骤S3，否则重复步骤S2，直到达到检测时间阈值，控制无人机机体自主降落；

S3、控制无人机机体向操作人员靠近，并悬停于指定位置；

S4、对环境视频图像中的操作人员进行姿态识别，根据操作人员的姿势判断其是否发出随动跟踪指令，若是则进入步骤S5，否则保持无人机机体的悬停状态，重复步骤S4；

S5、获取操作人员的起点位置并进行存储；

S6、控制无人机随动跟踪操作人员进入作业地带；

S7、判断无人机是否有需要执行的任务，若是则进入步骤S8，否则进入步骤S11；

S8、对环境视频图像中的操作人员进行姿态识别，根据操作人员的姿势判断其是否发出任务执行指令，若是则进入步骤S9，否则重复步骤S8；

S9、执行任务；

S10、判断任务是否结束，若是则返回步骤S7，否则返回步骤S9；

S11、对环境视频图像中的操作人员进行姿态识别，根据操作人员的姿势判断其是否发出返航指令，若是则进入步骤S12，否则重复步骤S11；

S12、控制无人机返航，降落在起点位置。