本發(fā)明涉及無人機，具體是一種無人機視覺動態(tài)捕捉的追蹤云臺。

背景技術(shù)：

1、無人機是通過電子遙控設(shè)備以及飛行控制系統(tǒng)控制，而不需要飛行員手動控制的飛行器。無人機有多旋翼無人機和固定翼無人機等多種類型，市場上占據(jù)主流地位的是輕巧、靈活而且價格相對較低的四旋翼無人機，目前消費類無人機主要以大疆公司的djimavic、mini等系列為主導(dǎo)，無人機硬件的不斷發(fā)展、飛行控制系統(tǒng)設(shè)計的不斷優(yōu)化以及圖像智能算法的迅速發(fā)展，使得近些年來人們致力于將算法部署在無人機上，讓無人機完成一些人們難以完成的工作或達到的目的。

2、機載攝像頭賦予了無人機一雙眼睛，目標(biāo)追蹤算法賦予了無人機一個大腦，使得無人機可以自主完成一些人力難以完成的工作。例如在地震災(zāi)難]現(xiàn)場，可以通過讓無人機搭載搜救設(shè)備來完成對危險區(qū)域的搜尋任務(wù)，大大降低救援人員的搜救難度，加快了搜救資源的調(diào)度，同時也保障了人員的安全；在電力巡檢方面，對于電力工人來說，位于陡峭山區(qū)的日常的巡檢工作比較困難，使用無人機則可以忽略地理元素的影響，自主完成巡檢工作，并安全返航，保障了電力工作人員的人身安全；在精彩的體育賽事中，運動員們的精彩發(fā)揮瞬間使用普通相機可能難以抓拍，使用無人機則可以始終保持在最佳角度進行追蹤飛行，記錄運動員的每個精彩瞬間，為此，我們一種無人機視覺動態(tài)捕捉的追蹤云臺解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種無人機視覺動態(tài)捕捉的追蹤云臺，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種無人機視覺動態(tài)捕捉的追蹤云臺，包括無人機動力系統(tǒng)、無人機傳感器設(shè)計與無人機追蹤云臺設(shè)計，所述無人機的動力系統(tǒng)包括無人機機架，所述無人機機架固定安裝有電機，所述電機上固定安裝有電調(diào)，所述無人機機架固定連接有螺旋槳，所述電機電性連接有電池，所述無人機機架上設(shè)置有傳感器。

3、優(yōu)選的，所述傳感器上固定安裝有陀螺儀，所述傳感器上固定安裝有磁羅盤，所述無人機機架上固定安裝有氣壓計。

4、優(yōu)選的，所述電機的輸出端與螺旋槳固定連接，所述電機與傳感器電性連接。

5、優(yōu)選的，所述無人機的動力系統(tǒng)設(shè)計包括以下步驟：

6、無人機的電機安裝時需要保證電機的一頭固定在機架力臂的電機座，一頭固定螺旋槳，電機需要配合電調(diào)一起工作；

7、1）電調(diào)：電調(diào)主要用于控制電機的轉(zhuǎn)速，動力系統(tǒng)需要適配合適的電調(diào)；

8、2）螺旋槳：螺旋槳是直接產(chǎn)生推力的部件，電機驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生一個反扭力，導(dǎo)致機架反向旋轉(zhuǎn)，通過一個電機正向旋轉(zhuǎn)，一個電機反向旋轉(zhuǎn)，可以互相抵消這種反扭力，最終產(chǎn)生升力協(xié)助無人機起飛；

9、3）電池：無人機電池主要采用容量為6000ma鋰電池。

10、優(yōu)選的，所述無人機傳感器的設(shè)計包括以下步驟：

11、步驟s1：加速度計的主要作用就是提供無人機的加速力，力的方向即xyz三軸，決定無人機在靜止?fàn)顟B(tài)時的傾斜角度，加速度計同時也被用來提供水平及垂直方向的線性加速，可以用來監(jiān)測無人機所承受的震動；

12、步驟s2：陀螺儀監(jiān)測xyz三軸的角速度，計算出俯仰（pitch)、翻滾（roll）和偏擺（yaw）角度的變化率，陀螺儀獲取的角度信息的變化能用來維持無人機穩(wěn)定并防止晃動，陀螺儀還能確保無人機根據(jù)用戶控制裝置所設(shè)定的角度旋轉(zhuǎn)；

13、步驟s3：磁羅盤的作用是為無人機提供方向感，可以提供裝置在xyz各軸向所承受磁場的數(shù)據(jù)接著微控制器的算法會對相關(guān)磁場數(shù)據(jù)進行處理，以提供磁北極相關(guān)的航向角，最終偵測地理方位的實現(xiàn)就是靠這些數(shù)據(jù)；

14、步驟s4：在無人機的應(yīng)用中，磁羅盤除了會被用于感測方向，還可以被用來偵測四周的磁性與含鐵金屬，如電極、電線、車輛、其他無人機，以避免飛行事故發(fā)生；

15、步驟s5：氣壓計運作是通過大氣壓力來計算出當(dāng)前位置高度信息，壓力傳感器能偵測地球的大氣壓力，氣壓計提供的數(shù)據(jù)能協(xié)助無人機導(dǎo)航，并飛行上升到既定的高度；

16、步驟s6：gps為使用者提供無人機的具體位置信息，即便是在視野范圍之外也能夠通過信號來監(jiān)測無人機的位置信息。

17、優(yōu)選的，所述無人機追蹤云臺設(shè)計的步驟如下：

18、步驟s1：安裝cygwin,cygwin是windows平臺上運行的類unix模擬環(huán)境，并且將cygwin_home添加到系統(tǒng)的環(huán)境變量中去；

19、步驟s2：安裝mavproxy，安裝可執(zhí)行文件并且接受許可和所有默認安裝選項；

20、步驟s3：運行sitl，開啟一個cygwin64終端，運行sitl啟動模擬程序，此時sitl和mavproxy會開啟，同時mavproxy會開啟三個窗口：第一個可以輸入命令直接給sitl，第二個可以顯示實時飛控狀態(tài)與信息，第三個是顯示無人機當(dāng)前位置的地圖，可以通過命令/鼠標(biāo)右鍵單擊來控制無人機移動與執(zhí)行飛行任務(wù)；

21、步驟s4：發(fā)送指令給sitl來控制無人機，在這里輸入一段命令modeguided;armthrottle;takeoff40;，則無人機會切到引導(dǎo)模式，并增加油門，并起飛到40米高度，再輸入以下這段命令rc31500;modecircle;paramsetcircle_radius2000;"，此時無人機開啟繞圈模式并且將飛行半徑設(shè)置成2000厘米即20米，如果想讓無人機成功返航，只需要輸入命令modertl即可：

22、1）下載dronekit-python，同時完成dronckit的編譯與安裝，安裝python2.7；

23、2）運行sitl和mavproxy；

24、3）安裝missionplanmer,missionplanner是無人機地面站，也可以用于仿真飛控的連接，這里通過udp連接；

25、步驟s5：運行飛控腳本，首先通過本地的14450端口使用udp連接到sitl模擬器：然后對無人機進行起飛前檢查，解鎖無人機：接下來將無人機飛行模式切換到“guided”模式，對電機解鎖狀態(tài)進行確認，發(fā)送起飛指令，無人機起飛并飛到目標(biāo)高度，繼續(xù)發(fā)送指令讓無人機飛到第一個設(shè)置的航點，航點可以通過參數(shù)locationglobalrelative設(shè)置一定經(jīng)緯度，然后發(fā)送返航指令，無人機會自動返回home點正上方，之后自動降落，達成飛行任務(wù)，最終飛行控制模塊的輸出為控制指令，下一步需要實現(xiàn)將控制指令傳輸給飛控，進而控制無人機在offboard模式下自主根據(jù)計算結(jié)果追蹤目標(biāo)。

26、本發(fā)明通過改進在此提供一種無人機視覺動態(tài)捕捉的追蹤云臺，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下改進及優(yōu)點：

27、其一：本發(fā)明，通過云臺的穩(wěn)定性和精度對于獲取高質(zhì)量圖像或視頻至關(guān)重要，通過精確的機械設(shè)計和控制系統(tǒng)，云臺能夠確保攝像頭始終指向目標(biāo)，即使在無人機快速移動或受到外部干擾時也能保持穩(wěn)定。

28、其二：本發(fā)明，通過使用cygwin，開發(fā)者可以在windows平臺上模擬unix環(huán)境，從而能夠在更廣泛的操作系統(tǒng)上開發(fā)和測試無人機飛控系統(tǒng)，sitl（software-in-the-loop）模擬允許開發(fā)者在真實飛行之前測試無人機代碼和飛控邏輯，減少了因代碼錯誤導(dǎo)致的硬件損壞和飛行事故的風(fēng)險，mavproxy提供的三個窗口界面，使開發(fā)者能夠?qū)崟r監(jiān)視無人機的狀態(tài)、發(fā)送控制命令，并通過地圖窗口直觀地控制無人機的移動和飛行任務(wù)，提高了開發(fā)效率和用戶體驗，使用dronekit-python和python2.7，開發(fā)者能夠編寫腳本化的飛行控制程序，通過編程接口與sitl模擬器交互，實現(xiàn)對無人機的復(fù)雜控制邏輯，通過安裝missionplanner這樣的無人機地面站軟件，開發(fā)者可以在仿真環(huán)境中模擬真實的飛行控制和任務(wù)規(guī)劃過程，進一步驗證飛行邏輯和任務(wù)執(zhí)行的正確性，利用腳本和地面站軟件，開發(fā)者能夠定義高度自定義的飛行任務(wù)，包括設(shè)置飛行模式、飛行高度、飛行路徑等，為無人機應(yīng)用提供了更大的靈活性，整個流程中的各個組件都是可定制的，可以方便地集成到更大的無人機系統(tǒng)中，或者與其他開發(fā)工具和技術(shù)棧結(jié)合使用，最終飛行控制模塊的輸出為控制指令，這些指令可以進一步傳輸給真實的飛控硬件，為在offboard模式下實現(xiàn)自主飛行和追蹤目標(biāo)打下基礎(chǔ)。