本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)農(nóng)情圖像監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

目前的農(nóng)業(yè)農(nóng)情圖像監(jiān)控手段大多采用手持式圖像采集或固定式圖像采集，不僅采集不方便，而且采集到的數(shù)據(jù)并不全面，不能全方位對(duì)目標(biāo)農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以進(jìn)行全方位農(nóng)業(yè)農(nóng)情圖像監(jiān)控的四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置，適用于四旋翼機(jī)，包括：安裝在所述四旋翼機(jī)上的依次連接的拍攝裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置、飛行控制裝置和GPS裝置，以及與所述數(shù)據(jù)傳輸裝置無(wú)線連接的地面監(jiān)控裝置；所述拍攝裝置包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和紅外視頻采集裝置。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼機(jī)的靈活控制，通過四旋翼機(jī)的各種飛行動(dòng)作獲得準(zhǔn)確清晰的圖像，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)實(shí)地全方位靈活農(nóng)業(yè)農(nóng)情圖像監(jiān)控。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置包括：均與所述飛行控制裝置和所述拍攝裝置連接的信號(hào)接收器和數(shù)據(jù)發(fā)射器。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：通過信號(hào)接收器和數(shù)據(jù)發(fā)射器將信號(hào)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送分開，可以避免信號(hào)和數(shù)據(jù)混淆或者誤發(fā)誤收的情況。

優(yōu)選地，所述地面監(jiān)控裝置包括：依次連接的信號(hào)發(fā)射器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)接收器，所述信號(hào)發(fā)射器與所述信號(hào)接收器無(wú)線連接，所述數(shù)據(jù)接收器與所述數(shù)據(jù)發(fā)射器無(wú)線連接。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：通過信號(hào)發(fā)射器將監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)發(fā)送出去，通過數(shù)據(jù)接收器接收來(lái)自四旋翼機(jī)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送分開，可以避免信號(hào)和數(shù)據(jù)混淆或者誤發(fā)誤收的情況。

優(yōu)選地，所述飛行控制裝置包括：依次連接的測(cè)定裝置、飛控計(jì)算機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：通過測(cè)定裝置測(cè)定四旋翼機(jī)的飛行狀態(tài)，飛控計(jì)算機(jī)根據(jù)飛行狀態(tài)和接收到的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)四旋翼機(jī)進(jìn)行飛行，方便控制飛行高度和角度，從而方便獲取想要的圖像信息。

優(yōu)選地，所述飛行狀態(tài)包括所述四旋翼機(jī)的高度、速度、角速度、加速度和飛行姿態(tài)。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：通過控制飛行的高度、速度、角速度、加速度和飛行姿態(tài)，飛行姿態(tài)包括仰頭、低頭、左傾斜和右傾斜等，可以更靈活地控制四旋翼機(jī)的飛行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置包括：傳感器組和垂直陀螺儀。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：傳感器組用來(lái)檢測(cè)飛行的高度、速度、角速度和加速度，垂直陀螺儀用來(lái)檢測(cè)飛行姿態(tài)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括：電子調(diào)速器和無(wú)刷電機(jī)。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：電子調(diào)速器用于調(diào)節(jié)無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)飛行速度。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括CCD圖像傳感器。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：作為攝像器件，與攝像管相比，CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場(chǎng)干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的另一種四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1給出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種四旋翼機(jī)的圖像采集監(jiān)控裝置，適用于四旋翼機(jī)5，包括：安裝在四旋翼機(jī)5上的依次連接的拍攝裝置1、數(shù)據(jù)傳輸裝置2、飛行控制裝置3和GPS裝置6，以及與數(shù)據(jù)傳輸裝置2無(wú)線連接的地面監(jiān)控裝置4；

拍攝裝置1用于在地面監(jiān)控裝置4控制下進(jìn)行圖像拍攝和紅外視頻拍攝；

飛行控制裝置3用于在地面監(jiān)控裝置4控制下控制四旋翼機(jī)5進(jìn)行飛行；

數(shù)據(jù)傳輸裝置2用于將地面監(jiān)控裝置4發(fā)出的控制信號(hào)傳遞給飛行控制裝置3和拍攝裝置1，并將拍攝裝置1的拍攝內(nèi)容和飛行控制裝置3檢測(cè)的四旋翼機(jī)5的飛行狀態(tài)發(fā)送給地面監(jiān)控裝置；

地面監(jiān)控裝置4用于控制拍攝裝置1進(jìn)行拍攝和控制四旋翼機(jī)5進(jìn)行飛行；

GPS裝置6用于對(duì)四旋翼機(jī)5進(jìn)行定位；

拍攝裝置1包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和紅外視頻采集裝置。

應(yīng)理解，在該實(shí)施例中，四旋翼飛行器是一種有四個(gè)螺旋槳且螺旋槳呈十字形交叉的飛行器，與固定翼飛機(jī)相比，旋翼無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)是可以通過改變螺旋槳的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作，能垂直起降和實(shí)現(xiàn)懸停，更有利于獲得準(zhǔn)確和清晰的圖像，其控制更加靈活方便。本實(shí)施例可以使用F450四旋翼機(jī)，F(xiàn)450的機(jī)架軸數(shù)是4軸，軸距是450mm，材料為普通的工程塑料，可節(jié)約成本，帶PCB的中心板簡(jiǎn)化了安裝布線。為了容易分辨飛行器上天后機(jī)頭方向，機(jī)臂可以選擇兩種不同顏色，腳架在組裝時(shí)可以用附加腳架，也可以用機(jī)臂自帶的腳架。附加腳架一般可以起到很好的緩沖作用，并且有利于以后放航拍設(shè)備用。電機(jī)采用好盈永磁直流無(wú)刷航模電子馬達(dá)A2212電機(jī)，該電機(jī)為多軸專用電機(jī)，附帶槳夾零件，電機(jī)可以直接用螺絲擰在機(jī)架臂上?？梢赃x擇APC1055MR螺旋槳，直徑10寸，螺距5.5寸。電調(diào)可以選用全新的無(wú)刷馬達(dá)電子調(diào)速器，持續(xù)電流為20A。如果要求這個(gè)四軸飛行器飛行時(shí)間至少在6分鐘以上，可以選用1800mAh的電池。為了換電池方便且確保電池不會(huì)松動(dòng)，用魔術(shù)貼扎帶再扎牢。

具體的，在該實(shí)施例中，拍攝裝置1根據(jù)地面監(jiān)控裝置4發(fā)出的拍攝控制信號(hào)進(jìn)行拍攝，得到拍攝內(nèi)容，將拍攝內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳輸裝置2發(fā)送給地面監(jiān)控裝置4；飛行控制裝置3根據(jù)地面監(jiān)控裝置4發(fā)出的飛行控制信號(hào)控制四旋翼機(jī)5進(jìn)行飛行，同時(shí)檢測(cè)四旋翼機(jī)5的飛行狀態(tài)并通過數(shù)據(jù)傳輸裝置2發(fā)送給地面監(jiān)控裝置4，從而通過四旋翼機(jī)實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控，GPS裝置6可以用來(lái)防止四旋翼機(jī)5丟失。

通過地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼機(jī)的靈活控制，通過四旋翼機(jī)的各種飛行動(dòng)作獲得準(zhǔn)確清晰的圖像，從而實(shí)現(xiàn)全方位靈活農(nóng)業(yè)農(nóng)情圖像監(jiān)控。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，數(shù)據(jù)傳輸裝置2包括：均與飛行控制裝置3和拍攝裝置1連接的信號(hào)接收器21和數(shù)據(jù)發(fā)射器22；

信號(hào)接收器21用于接收地面監(jiān)控裝置4發(fā)出的飛行控制信號(hào)和拍攝控制信號(hào)，并將飛行控制信號(hào)傳遞給飛行控制裝置3，將拍攝控制信號(hào)傳遞給拍攝裝置1；

數(shù)據(jù)發(fā)射器22用于將拍攝裝置1的拍攝內(nèi)容和飛行控制裝置3檢測(cè)的四旋翼機(jī)5的飛行狀態(tài)發(fā)送給地面監(jiān)控裝置4。

具體的，在該實(shí)施例中，通過信號(hào)接收器21接收地面監(jiān)控裝置4發(fā)出的飛行控制信號(hào)和拍攝控制信號(hào)，通過數(shù)據(jù)發(fā)射器22將拍攝裝置1的拍攝內(nèi)容和飛行控制裝置3檢測(cè)的四旋翼機(jī)5的飛行狀態(tài)發(fā)送給地面監(jiān)控裝置4，通過上述方式將信號(hào)接收和數(shù)據(jù)發(fā)射分開來(lái)，避免數(shù)據(jù)弄丟或弄混。

通過信號(hào)接收器和數(shù)據(jù)發(fā)射器將信號(hào)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送分開，可以避免信號(hào)和數(shù)據(jù)混淆或者誤發(fā)誤收的情況。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，地面監(jiān)控裝置4包括：依次連接的信號(hào)發(fā)射器41、監(jiān)控計(jì)算機(jī)42和數(shù)據(jù)接收器43，信號(hào)發(fā)射器41與信號(hào)接收器21無(wú)線連接，數(shù)據(jù)接收器43與數(shù)據(jù)發(fā)射器22無(wú)線連接；

監(jiān)控計(jì)算機(jī)42用于控制信號(hào)發(fā)射器41發(fā)出信號(hào)和數(shù)據(jù)接收器43接收數(shù)據(jù)；

信號(hào)發(fā)射器41用于在監(jiān)控計(jì)算機(jī)42控制下將飛行控制信號(hào)和拍攝控制信號(hào)發(fā)送給信號(hào)接收器21；

數(shù)據(jù)接收器43用于在監(jiān)控計(jì)算機(jī)42控制下接收數(shù)據(jù)發(fā)射器22發(fā)送的拍攝內(nèi)容和飛行狀態(tài)。

具體的，在該實(shí)施例中，信號(hào)接收器21與信號(hào)發(fā)射器41，以及數(shù)據(jù)發(fā)射器22與數(shù)據(jù)接收器43之間可以通過WIFI和藍(lán)牙等無(wú)線通訊方式進(jìn)行無(wú)線連接。每個(gè)信號(hào)發(fā)射器41和數(shù)據(jù)發(fā)射器22均有一個(gè)唯一的ID碼，當(dāng)和相應(yīng)的接收器對(duì)碼之后，相應(yīng)的接收器保存這個(gè)唯一的ID碼并且只接受從這個(gè)ID碼發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，這樣可以避免接收到別的發(fā)射器信號(hào)，大大增強(qiáng)抗干擾能力和安全性。

通過信號(hào)發(fā)射器將監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)發(fā)送出去，通過數(shù)據(jù)接收器接收來(lái)自四旋翼機(jī)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送分開，可以避免信號(hào)和數(shù)據(jù)混淆或者誤發(fā)誤收的情況。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，飛行控制裝置3包括：依次連接的測(cè)定裝置31、飛控計(jì)算機(jī)32和驅(qū)動(dòng)裝置33；

測(cè)定裝置31用于測(cè)量四旋翼機(jī)5的飛行狀態(tài)；

飛控計(jì)算機(jī)32用于根據(jù)飛行狀態(tài)和飛行控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置33驅(qū)動(dòng)四旋翼機(jī)5；

驅(qū)動(dòng)裝置33用于在飛控計(jì)算機(jī)32控制下驅(qū)動(dòng)四旋翼機(jī)5進(jìn)行飛行。

通過測(cè)定裝置測(cè)定四旋翼機(jī)的飛行狀態(tài)，飛控計(jì)算機(jī)根據(jù)飛行狀態(tài)和接收到的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)四旋翼機(jī)進(jìn)行飛行，方便控制飛行高度和角度，從而方便獲取想要的圖像信息。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，飛行狀態(tài)包括四旋翼機(jī)5的高度、速度、角速度、加速度和飛行姿態(tài)。

通過控制飛行的高度、速度、角速度、加速度和飛行姿態(tài)，飛行姿態(tài)包括仰頭、低頭、左傾斜和右傾斜等，可以更靈活地控制四旋翼機(jī)的飛行狀態(tài)。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)定裝置31包括：傳感器組和垂直陀螺儀，傳感器組用于測(cè)量四旋翼機(jī)的高度、速度、角速度和加速度；垂直陀螺儀用于測(cè)量四旋翼機(jī)的飛行姿態(tài)。

應(yīng)理解，在該實(shí)施例中，傳感器組包括：高度傳感器、速度傳感器、角速度陀螺儀、加速度傳感器等。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)裝置33包括：電子調(diào)速器和無(wú)刷電機(jī)，電子調(diào)速器用于在飛控計(jì)算機(jī)控制下調(diào)節(jié)無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

應(yīng)理解，在該實(shí)施例中，電調(diào)全稱電子調(diào)速器(Electronic Speed Control)，簡(jiǎn)稱ESC，它根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)和電調(diào)的匹配主要和電調(diào)的功率相關(guān)，如果使用了功率不夠的電調(diào)，將會(huì)導(dǎo)致電調(diào)上面功率管的燒壞，以致電調(diào)不能工作。所以選擇時(shí)要注意電調(diào)的功率，另外要看電調(diào)與電機(jī)的兼容度。電調(diào)輸入是直流，可以接穩(wěn)壓電源，或者鋰電池。一般的供電都在2-6節(jié)鋰電池左右。輸出是三相脈動(dòng)直流，直接與電機(jī)的三相輸入端相連。電調(diào)還有一根信號(hào)線連出，用來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)施例采用無(wú)刷馬達(dá)電子調(diào)速器，該電調(diào)能夠兼容固定翼飛機(jī)和直升機(jī)，具有普通啟動(dòng)、柔和啟動(dòng)以及超柔和啟動(dòng)三種啟動(dòng)模式，普通啟動(dòng)適用于固定翼，柔和啟動(dòng)和超柔和啟動(dòng)適用于直升機(jī)?？稍O(shè)定油門行程，具備平滑細(xì)膩的調(diào)速手感和一流的調(diào)速線性。電調(diào)微處理器采用獨(dú)立的穩(wěn)壓IC供電，而不是從BEC輸出取電，具有更好的抗干擾能力，大大降低了失控的可能性。無(wú)刷電機(jī)(BLDCM)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷力矩電機(jī)。一般地，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是直流無(wú)刷電機(jī)，另一種是交流伺服電機(jī)。無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無(wú)換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

可選地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括CCD圖像傳感器。

應(yīng)理解，在該實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)擁有自己獨(dú)立的IP地址，能夠直接連接到網(wǎng)絡(luò)并內(nèi)置Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、FTP客戶端、email客戶端、報(bào)警管理、可編程能力以及其他眾多的智能功能，同時(shí)IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是內(nèi)置有IP服務(wù)器,可以在互聯(lián)網(wǎng)及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上作即時(shí)視迅或連續(xù)傳輸?shù)臄z像機(jī)。它內(nèi)部置有對(duì)模擬視頻進(jìn)行數(shù)字化處理的芯片,可以將數(shù)字化的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議(如TCP/IP協(xié)議)的數(shù)據(jù)流,送到網(wǎng)上傳輸,遠(yuǎn)端的瀏覽者不需用任何專業(yè)軟件,只需標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可實(shí)時(shí)監(jiān)視其影像。支持IP協(xié)議的典型IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括有鏡頭、濾光器、嵌入式圖像感測(cè)器、影像數(shù)字轉(zhuǎn)換器、影像壓縮機(jī)和具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的服務(wù)器。

具體的，在該實(shí)施例中，通過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行全方位拍攝，將拍攝內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳輸裝置2發(fā)送給地面監(jiān)控裝置4。

作為攝像器件，與攝像管相比，CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場(chǎng)干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。