[发明专利]一种具有颜色、识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统

说明书

本发明涉及多旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种具有颜色、识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统。本发明采用的技术方案是：一种具有颜色识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统，其特征在于：包括电源模块、飞行控制模块、飞行姿态采集模块、超声波测距模块、视觉处理模块以及电机驱动模块，飞行姿态采集模块用于检测飞行姿态，超声波测距模块用于测量飞行高度，电机驱动模块为无人机提供动力，视觉处理模块用于检测目标颜色块像素大小以给飞行器发出切气球或者躲避气球的指令。本发明的优点是：飞行稳定，悬停效果好，自主颜色识别、追踪成功率高，很好地满足了比赛要求和各项任务。

技术领域

本发明涉及多旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种具有颜色、识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统。

背景技术

四旋翼飞行器，是一种有四个螺旋桨且呈十字形交叉(或者X形)的飞行器，可以搭载微型相机录制航拍视频。其实用性也从原来单纯的飞行应用发展到现在集军用、商用、民用等多位一体的无人驾驶工具。与传统意义上的直升机相比，其具有结构和控制简单、制造精度要求低、稳定性好、较弱的陀螺效应等优势，因而在无人侦察、交通管理、森林防火、城市巡逻等领域具有广阔应用前景，成为国际上的研究热点。随着社会的不断发展，经济水平的不断提高，对四旋翼无人机各项性能提出了更高的要求。然而传统的四旋翼无人机，在颜色识别、定位和跟踪方面的表现上，仍有很多欠缺之处。因此，应该提供一种新的技术方案解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有的四旋翼无人机在颜色识别、定位和跟踪方面的功能比较欠缺。提供一种具有颜色、识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种具有颜色识别、定位、跟踪功能的四旋翼无人机的控制系统，包括电源模块、飞行控制模块、飞行姿态采集模块、超声波测距模块、视觉处理模块以及电机驱动模块，所述电源模块分别与飞行控制模块、飞行姿态采集模块、超声波测距模块、视觉处理模块以及电机驱动模块电连接以提供电源，所述飞行控制模块分别与飞行姿态采集模块、超声波测距模块、视觉处理模块以及电机驱动模块连接用于接收并处理所述各模块的数据信息，所述飞行姿态采集模块用于检测飞行姿态，超声波测距模块用于测量飞行高度，电机驱动模块在飞行控制模块产生的PWM信号控制下为无人机提供动力，飞行控制模块与飞行姿态采集模块之间通过I2C协议进行数据传输通讯，所述视觉处理模块用于检测目标颜色块像素大小以给飞行器发出切气球或者躲避气球的指令。

进一步的技术方案：

所述飞行控制模块为STM32F407芯片，所述STM32F407芯片搭载Cortex-M3内核，内部集成1MB Flash和192KB RAM，内置高速片上振荡器时钟，最高频率为168MHz。

所述飞行姿态采集模块为MPU6050，集成三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计和AK8975电子罗盘，可以测量出三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

所述超声波测距模块为US-100超声波测距模块，其可以提供2CM-450CM非接触式距离感测功能。

所述视觉处理模块采用OpenMV模块来进行视觉处理，其内部集成OV7725摄像头和STM32F765主芯片，采用C语言实现核心机器视觉算法，提供Python编程接口，以识别不同颜色的气球并实现追踪或者躲避的动作。

所述四旋翼无人机为四轴飞行器，四轴飞行器配有四个旋浆，四个旋浆两两相对交叉呈十字交叉结构，每个旋浆配有一个无刷直流电机和电调，飞行控制模块采调制PWM信号输出不同的占空比信号驱动无刷直流电机，控制飞行姿态。

由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比，具有如下优点：