一種用於消防監控的雙餘度六旋翼無人機的製作方法
2023-07-31 13:07:16
本發明涉及一種用於消防監控的雙餘度六旋翼無人機，屬於消防監控技術領域。
背景技術：
無人駕駛飛機簡稱「無人機」，英文縮寫為「UAV」，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機按應用領域，可分為軍用與民用。無人機在民用領域用途廣泛，主要用於警用、城市管理、農業、地質、氣象、電力、搶險救災、視頻拍攝等行業。
隨著社會經濟的快速發展，探測裝置已經廣泛應用到包括防火、交通、智能識別等領域當中。在某些場合下，探測裝置無法有效及時的做好監測工作。因此，帶有探測裝置的無人機被人們設計了出來。
對危險化工產品進行巡檢非常重要，現有的巡檢方式通過人員巡檢，費時費力，且對某些潛在威脅不易發現，或者通過固定安裝探測裝置進行實時監測，但是成本較大，不能滿足用戶的使用需求。
小型六旋翼無人機以其靈活簡便的操控性、優越的低速飛行性能、簡易的機體結構，可實現垂直起降和定點懸停等優點而得到廣泛的使用。目前多旋翼無人機的慣導模塊( 航姿傳感器) 多採用單模塊設計。而慣導模塊是多旋翼無人機飛行的核心部分，此模塊出現問題，多旋翼無人機無法正常飛行，導致多旋翼無人機的可靠性與安全性降低。多旋翼無人機由於姿態傳感器安裝的位置或重心等問題，導致配平點姿態不為0，在遙控器不打杆的情況下會向某個方向漂移。多旋翼無人機在電池電量低的情況，高度控制不穩，容易掉高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種用於消防監控的雙餘度六旋翼無人機，以解決現有技術中通過人員對危險化工產品進行巡檢，費時費力，且對某些潛在威脅不易發現，或者通過固定安裝探測裝置進行實時監測，但是成本較大，不能滿足用戶的使用需求的問題。
本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：
本發明提供一種用於消防監控的雙餘度六旋翼無人機，包括六旋翼無人機機架、六個飛行機構、飛行控制單元、傳感器模塊、機載無線數傳模塊、電源模塊、遙控接收機、監測裝置、無線傳輸模塊。
所述六個飛行機構設置在所述機架的六個機臂的端點上；所述飛行機構包含依次相連的槳葉、電機和電子調速器，且電子調速器通過PWM 輸出驅動電路與所述飛行控制單元相連；所述傳感器模塊包含MTI 姿態傳感器、六軸姿態傳感器、三軸磁場傳感器和氣壓計；所述飛行控制單元分別和MTI 姿態傳感器、六軸姿態傳感器、三軸磁場傳感器、氣壓計、機載無線數傳模塊、電源模塊、遙控接收機相連。
監測裝置安裝在六旋翼無人機機架上，監測裝置包括第一攝像頭和第二攝像頭，第一攝像頭為用於採集紅外圖像信息的紅外成像儀，第二攝像頭為用於採集彩色圖像信息的彩色攝像機，監測裝置通過無線傳輸模塊將紅外圖像信息和彩色圖像信息發送至遠程監控中心。
作為本發明的進一步優化方案，遙控器採用2.4GHz 的FUTABA 遙控器。
作為本發明的進一步優化方案，飛行控制單元採用STM32F407單片機。
作為本發明的進一步優化方案，MTI 姿態傳感器採用的是XSENS 公司的MTI-300。
作為本發明的進一步優化方案，監測裝置還包括外殼，第一攝像頭和第二攝像頭安裝於所述外殼內，所述外殼的前端安裝有透明視窗。
本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明設置雙目視覺結構，包括了第一攝像頭和第二攝像頭。第一攝像頭為紅外成像儀，所述紅外成像儀用於採集紅外圖像信息，第二攝像頭為彩色攝像機，所述彩色攝像機用於採集彩色圖像信息，所述探測裝置通過通信模塊將紅外圖像信息和彩色圖像信息發送給控制系統，通過分析紅外圖像信息和彩色圖像信息可以解決多種場景下的清晰圖像採集的問題，使用的時候，將本發明設定在某一半徑範圍內巡檢，當發現火情或煙霧時，飛機停留在事故點附近區域，實時檢測，將採集的視頻發送到遠程監控中心。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施方式，且描述的實施方式是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
本技術領域技術人員可以理解的是，除非特意聲明，這裡使用的單數形式「一」、「一個」、「所述」和「該」也可包括複數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭「包括」是指存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是並不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被「連接」或「耦接」到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這裡使用的「連接」或「耦接」可以包括無線連接或耦接。這裡使用的措辭「和/或」包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
本技術領域技術人員可以理解的是，除非另外定義，這裡使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裡一樣定義，不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
下面對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
本發明提供一種用於消防監控的雙餘度六旋翼無人機，包括六旋翼無人機機架、六個飛行機構、飛行控制單元、傳感器模塊、機載無線數傳模塊、電源模塊、遙控接收機、監測裝置、無線傳輸模塊。
所述六個飛行機構設置在所述機架的六個機臂的端點上；所述飛行機構包含依次相連的槳葉、電機和電子調速器，且電子調速器通過PWM 輸出驅動電路與所述飛行控制單元相連；所述傳感器模塊包含MTI 姿態傳感器、六軸姿態傳感器、三軸磁場傳感器和氣壓計；所述飛行控制單元分別和MTI 姿態傳感器、六軸姿態傳感器、三軸磁場傳感器、氣壓計、機載無線數傳模塊、電源模塊、遙控接收機相連。
本發明採用「X 型」六旋翼無人機機架結構，其飛行軌跡及飛行姿態均由六個槳葉及電機的轉動實現：當六個旋翼的轉速同時增大( 減小) 時，飛機水平上升( 下降) ；當前側兩個旋翼轉速大於( 小於) 後側兩個旋翼轉速時，飛機後仰( 前俯) ；當左側三個旋翼轉速大於( 小於) 右側三個旋翼轉速時，飛機向右( 左) 偏轉；當互成120 度的三個機臂旋翼轉速大於另外三個互成120 度機臂時，多旋翼無人機向左( 右) 偏轉航向。
監測裝置安裝在六旋翼無人機機架上，監測裝置包括第一攝像頭和第二攝像頭，第一攝像頭為用於採集紅外圖像信息的紅外成像儀，第二攝像頭為用於採集彩色圖像信息的彩色攝像機，監測裝置通過無線傳輸模塊將紅外圖像信息和彩色圖像信息發送至遠程監控中心。
本發明的方案中，遙控器採用2.4GHz 的FUTABA 遙控器，飛行控制單元採用STM32F407單片機，MTI 姿態傳感器採用的是XSENS 公司的MTI-300。
本發明的方案中，監測裝置還包括外殼，第一攝像頭和第二攝像頭安裝於所述外殼內，所述外殼的前端安裝有透明視窗。
本發明採用雙餘度飛行控制系統，飛行控制單元，集飛控、導航、與地面站通信功能於一身。主要負責讀取氣壓傳感器、遙控器、姿態傳感器等數據，同時負責與地面站進行無線數據傳輸，其功能是實時計算飛行器姿態和航線給予多旋翼無人機導航和飛性控制，並輸出控制指令給電子調速器，從而控制電機的轉速。姿態傳感器飛行採用高低搭配雙餘度，在正常飛行時，由MTi( 掛載)提供姿態和航向數據，板載航姿傳感器(IMU) 模塊作為備份和比較監控信號。當MTi 模塊出現故障時，由板載IMU 模塊提供姿態和航向數據，保證六旋翼無人機的穩定飛行。其中，飛行控制單元的控制原理為常規技術手段，在各類專業文獻中均有刊出。
本發明設置雙目視覺結構，包括了了第一攝像頭和第二攝像頭，第一攝像頭為紅外成像儀，所述紅外成像儀用於採集紅外圖像信息，第二攝像頭為彩色攝像機，所述彩色攝像機用於採集彩色圖像信息，所述監測裝置通過通信模塊將紅外圖像信息和彩色圖像信息發送給控制系統，通過分析紅外圖像信息和彩色圖像信息可以解決多種場景下的清晰圖像採集的問題，使用的時候，將本發明設定在某一半徑範圍內巡檢，當發現火情或煙霧時，飛機停留在事故點附近區域，實時檢測，將採集的視頻發送到遠程監控中心。遠程監控中心，可以由人工對火情進行核實，人工核實起火後，立即將起火位置以及起火物品、注意事項等信息發送給消防隊，消防隊展開消防救援和群眾疏散工作；另一方面，遠程監控中心還可以對無人機發出指令，使得無人機懸停在火情處附近上空，無人機讀取遠程監控中心資料庫中的物品資料信息，或者，遠程監控中心向無人機發送物品資料信息，無人機懸停在火點附近上空，並通過揚聲器、指示燈等輔助消防人員進行消防以及疏散等，當物品資料信息中存在危險化學物品時，進行危險化學物品提示。
以上所述，僅為本發明中的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含範圍之內，因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。