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一种智慧出行无人机系统

2021-02-16 12:48:53

一种智慧出行无人机系统

  技术领域

  本实用新型涉及无人飞行器领域,具体涉及一种智慧出行无人机系统。

  背景技术

  随着科学技术的发展进步,无人飞行器(无人机)在社会生产生活中得到了广泛的应用。民用无人机通常带有摄像头,以实现航拍的功能,其具有体积小、结构简单紧凑、可垂直起降、获取影像机动灵活等特点。

  然而,传统的无人机只能通过手持遥控器来控制其运行,由于无人机飞行控制方式的复杂性,因此对无人机操作者的操作水平提出了较高的要求。在一些情况下,人们希望无人机能够实现出行者的自动跟拍。尤其是对于老年人、儿童、残疾人等有出行安全隐患或出行障碍的人群,他们在跌倒或遭遇其他意外后若得不到及时的救助,往往会造成更加严重的后果。

  实用新型内容

  为了解决上述技术问题,本实用新型的目的在于提供一种智慧出行无人机系统,包括无人机和智能终端;

  无人机包括机身、电源、摄像头、动力装置、控制模块和无线模块;

  摄像头设置于机身的机头处;

  电源设置于机身内,用于为无人机供电;

  动力装置包括多个旋翼与对应的多个电机,多个旋翼及多个电机均匀设置在机身的不同位置;

  控制模块及无线模块设置在机身内;

  无线模块与摄像头及控制模块电连接,且与智能终端通信连接;

  摄像头用于获取出行者的图像信息,无线模块用于将摄像头获取的图像信息发送至智能终端进行处理,并接收智能终端经过处理后发来的控制信号,再将控制信号发送至控制模块以控制电机的运转,以实现无人机对出行者的跟踪拍摄。

  在一些实施例中,无人机还包括与控制模块电连接的报警模块,报警模块用于在检测到出行者的图像发生异常变化时,进行报警提示。

  在一些实施例中,所述动力装置包括四个旋翼与对应的四个电机。

  在一些实施例中,每个所述旋翼的外周侧均设置有圆形的保护圈。

  在一些实施例中,所述控制模块包括STM32F411CEU6芯片;所述无线模块模块包括NRF51822芯片。

  在一些实施例中,所述无人机还包括九轴传感器和气压传感器。

  与现有技术相比,本实用新型的优点是:本实用新型提供的智慧出行无人机系统,通过摄像头获取被跟踪目标的图像信息,并通过无线模块与智能终端进行信息交互,并在智能终端发来的控制信号的控制下,能够实现无人机对出行者的自动跟拍。

  附图说明

  通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述,本实用新型的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本实用新型有全面的理解。

  图1为本实用新型提供的智慧出行无人机系统的示意图。

  具体实施方式

  为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

  除非另外定义,本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

  本实用新型提供了一种智慧出行无人机系统,包括无人机和智能终端(如智能手机);参照图1,无人机包括机身1、电源2、摄像头3、动力装置4、控制模块和无线模块;摄像头3设置于机身的机头处;电源2设置于机身1内,用于为无人机供电;动力装置4包括多个旋翼与对应的多个电机,多个旋翼及多个电机均匀设置在机身1的不同位置;控制模块及无线模块设置在机身1内;无线模块与摄像头3及控制模块电连接,且与智能终端通信连接;摄像头3用于获取出行者的图像信息,无线模块用于将摄像头3获取的图像信息发送至智能终端进行处理,并接收智能终端经过处理后发来的控制信号,再将控制信号发送至控制模块以控制电机的运转,以实现无人机对出行者的跟踪拍摄。

  当然,无人机也可在用户主动发出的停止跟踪信号的控制下,停止跟踪拍摄。另外,在该无人机系统不需要执行对出行者的跟踪拍摄功能时,该无线模块4也可直接接受来自遥控器或智能手机app的控制信号,由用户手动控制无人机的运动。

  优选地,无人机可还包括与控制模块电连接的报警模块,报警模块用于在检测到出行者的图像发生异常变化时,进行报警提示。例如,该智慧出行无人机系统可供老年人、儿童、残疾人等有出行安全隐患或出行障碍的人群使用,出行前将需要跟随的人定为目标,无人机跟随出行者飞行并不断拍摄图片,并通过无线模块将图片发送至智能终端;检测到出行者的图像发生异常变化,如图片中出行者的位置、姿态短时间内大幅度变化,可能是出行者发生了意外摔倒或其他意外情况,此时报警模块开始工作,可发出声音提示或灯光提示信号,以向附近人群求救;同时可通过智能终端向出行者的亲属发出提示信号,如自动拨打预存的亲属的手机号或自动发送短信,以提示其亲属进行救援;若事故是由其他人的责任引起,则无人机即时拍摄的图片能够作为责任判定的证据。因此,本实用新型提供的智慧出行无人机系统适合具有出行安全隐患或出行障碍的人群使用,能尽可能地提高这些人群出行的安全性,降低发生意外时带来的损失。

  本实施例中,动力装置4包括四个旋翼与对应的四个电机,即该无人机为四旋翼无人机。优选地,如图1所示,每个旋翼的外周侧均设置有圆形的保护圈。

  具体地,控制模块可采用STM32F411CEU6芯片;无线模块模块可采用NRF51822芯片。STM32F411CEU6芯片可负责传感器读取,数据融合,PID控制和电机控制等功能;NRF51822芯片可负责无线通信和电源管理功能。STM32F411CEU6芯片与NRF51822芯片之间可通过UART串口进行相互通信。

  进一步地,该无人机还可包括九轴传感器和气压传感器。九轴传感器可采用MPU9250传感器,其内部集成有3轴陀螺仪、3轴加速度计和3轴磁力计,用于测量姿态数据;气压传感器可采用BMP280传感器,其同时支持温度和气压测量,温度分辨率达0.01℃,气压相对精度为±0.12hPa。

  进一步地,本实用新型提供的智慧出行无人机系统,通过如下步骤来实现对出行者的跟踪拍摄:S1、开始跟踪前,先通过无人机的摄像头获取多组被跟踪目标(即出行者)的图像信息,再利用这些图像信息训练得到被跟踪目标的跟踪模型;S2、开始跟踪后,利用当前的跟踪模型,使无人机的摄像头检测到被跟踪目标,并不断实时获取被跟踪目标的图像信息;S3、根据被跟踪目标的图像信息变化调整无人机的运动;S4,重复步骤S2和S3,以实现无人机对目标的视觉跟踪。

  其中,步骤S2中,将实时获取的每一帧的图像信息均储存入训练集中,并利用训练集中的图像信息训练新的跟踪模型,当训练集中储存的图像信息的帧数达到预设的阈值时,使用新的跟踪模型代替原有的跟踪模型以作为当前的跟踪模型,并清空训练集中的图像信息。

  步骤S3中,若被跟踪目标的图像大小发生变化,则控制无人机相对于被跟踪目标向前或向后飞行;若被跟踪目标的图像位置发生变化,则控制无人机的机头朝向相应变化。

  进一步地,步骤S1中,通过单图多检测框探测器(Single Shot multiboxDetector,SSD)算法训练得到被跟踪目标的跟踪模型;步骤S2中,通过SSD算法使无人机的摄像头检测到被跟踪目标,且通过SSD算法训练得新的跟踪模型。SSD算法进行目标检测时,首先产生多个不同尺度、不同长宽比的矩形的假设目标框;然后,再将多个不同的卷积滤波器应用于各个卷积层上,从而得出各个假设目标框的分值和位置偏移,确定一系列候选目标框;然后再通过非极大值抑制策略来从候选目标框中确定最终的检测结果,即得到了最优的矩形目标框。

  SSD算法可在智能终端中执行,无线模块能将摄像头采集到的图像信息发送至智能终端进行处理,且无线模块能接收智能终端发来的控制信号,以控制无人机的运转。

  具体地,步骤S1中,开始跟踪前,先在智能终端的app中创建训练集,将多组图像信息储存入训练集中,然后通过单图多检测框探测器(Single Shot multibox Detector,SSD)算法对训练集中的每一帧图像信息进行处理,并综合考虑后得到跟踪模型。步骤S2中,通过SSD算法对实时采集的图像信息进行处理,并与跟踪模型进行对比,使无人机的摄像头检测到被跟踪目标,同时,在智能终端的app中创建新的训练集,将实时获取的每一帧的图像信息均储存入新的训练集中,并通过SSD算法,利用新的训练集中的图像信息训练新的跟踪模型,当新的训练集中储存的图像信息的帧数达到预设的阈值时,即使用新的跟踪模型代替原有的跟踪模型以作为当前的跟踪模型,并清空训练集中的图像信息。步骤S3中,通过SSD算法对最新一帧的图像信息进行处理,并与当前跟踪模型进行对比,若该帧图像对应的矩形目标框变小或变大,即说明目标距离无人机变远或变近,则发出控制信号,控制无人机对于被跟踪目标向前或向后飞行;若该帧图像对应的矩形目标框的位置向左或向右偏移,即说明被跟踪目标的位置发生变化,则发出控制信号,控制无人机的机头朝向相应变化。另外,若矩形目标框的变化程度超过了预设阈值,则说明可能已发生了意外,则报警模块开始工作,同时智能终端向预存的亲属的手机号发送信息。

  综上,本实用新型提供的智慧出行无人机系统,通过摄像头获取被跟踪目标的图像信息,并通过无线模块与智能终端进行信息交互,并在智能终端发来的控制信号的控制下,能够实现无人机对出行者的自动跟拍。

  以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本实用新型的保护范围之内。

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