無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷云臺(tái)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，軍用需求的刺激和民用推廣一直在促使無(wú)人機(jī)市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)。世界各國(guó)紛紛加大研究和開(kāi)發(fā)的投入。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)的能力主要由各種類型的任務(wù)載荷決定；而任務(wù)載荷大多需要安裝在云臺(tái)上面以實(shí)現(xiàn)在水平和豎直方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使任務(wù)載荷充分發(fā)揮其功能。
　　隨著無(wú)人機(jī)和各種任務(wù)載荷的發(fā)展，機(jī)載云臺(tái)作為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力。各國(guó)投入使用的無(wú)人機(jī)上的任務(wù)載荷一般都配備了專用的云臺(tái)系統(tǒng)，而隨著各種小型化和模塊化的任務(wù)載

2、荷的發(fā)展，設(shè)計(jì)一種通用的小型化云臺(tái)系統(tǒng)非常有必要。
　　本文設(shè)計(jì)了一種通用的云臺(tái)系統(tǒng)，包括四大功能模塊：云臺(tái)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊，遙控指令處理模塊，航拍圖像獲取與傳輸模塊，目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤模塊。
　　云臺(tái)是以兩個(gè)兩相混合式步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在水平和豎直方向的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊是使用兩個(gè) L298n和一個(gè)賽普拉斯公司生產(chǎn)的CY8C27443-24PXI型號(hào)的PSoC作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和主控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使用SP

3、WM控制步進(jìn)電機(jī)的電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)的方法，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的八細(xì)分驅(qū)動(dòng)，提高了步進(jìn)電機(jī)分辨率，改善了電機(jī)的運(yùn)行性能，有效抑制了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲和機(jī)械振動(dòng)；并通過(guò)串口接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性和靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)控制。
　　其它幾個(gè)功能模塊是在三星公司的S3C6410型號(hào)的ARM11核心處理器上運(yùn)行的linux2.6操作系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。jRTPlib、Xvid、OpenCV等可移植到Linux系統(tǒng)上的開(kāi)源

4、函數(shù)庫(kù)為各種功能的的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的支持。ARM處理器連接一個(gè)120萬(wàn)象素的USB接口的攝像頭以獲取航拍圖像，在小型無(wú)人機(jī)飛行的低空空間可以獲得清晰的圖像；并通過(guò)以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)使用流媒體技術(shù)將航拍視頻或圖片等傳回地面站。地面站可以通過(guò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)使用TCP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸控制指令給指令處理模塊進(jìn)行解析與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)的控制。
　　目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤模塊主要根據(jù)攝像頭獲取的圖像信息，使用了顏色模型、幀差法、光流法等多種目標(biāo)跟蹤算法對(duì)圖像