無人機(jī)任務(wù)載荷云臺技術(shù)研究.pdf

1、近年來，軍用需求的刺激和民用推廣一直在促使無人機(jī)市場不斷增長。世界各國紛紛加大研究和開發(fā)的投入。當(dāng)前，無人機(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上面以實(shí)現(xiàn)在水平和豎直方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動，以使任務(wù)載荷充分發(fā)揮其功能。
　　隨著無人機(jī)和各種任務(wù)載荷的發(fā)展，機(jī)載云臺作為無人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力。各國投入使用的無人機(jī)上的任務(wù)載荷一般都配備了專用的云臺系統(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系統(tǒng)非常有必要。
　　本文設(shè)計(jì)了一種通用的云臺系統(tǒng)，包括四大功能模塊：云臺的電機(jī)驅(qū)動及控制模塊，遙控指令處理模塊，航拍圖像獲取與傳輸模塊，目標(biāo)檢測與跟蹤模塊。
　　云臺是以兩個兩相混合式步進(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。電機(jī)驅(qū)動及控制模塊是使用兩個 L298n和一個賽普拉斯公司生產(chǎn)的CY8C27443-24PXI型號的PSoC作為電機(jī)的驅(qū)動和主控芯片來實(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，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；并通過串口接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，保證了云臺轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性和靈活的轉(zhuǎn)動控制。
　　其它幾個功能模塊是在三星公司的S3C6410型號的ARM11核心處理器上運(yùn)行的linux2.6操作系統(tǒng)平臺上實(shí)現(xiàn)。jRTPlib、Xvid、OpenCV等可移植到Linux系統(tǒng)上的開源

4、函數(shù)庫為各種功能的的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的支持。ARM處理器連接一個120萬象素的USB接口的攝像頭以獲取航拍圖像，在小型無人機(jī)飛行的低空空間可以獲得清晰的圖像；并通過以太網(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)對云臺的控制。
　　目標(biāo)檢測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)跟蹤算法對圖像