一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，包括機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)；機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)包括嵌入式開發(fā)板、高清攝像頭、傳感器、GPS模塊、USB轉(zhuǎn)串口模塊、WiFi模塊一；所述地面接收機(jī)包括便攜式計(jì)算機(jī)以及與其連接的WiFi模塊二；所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)通過WiFi信道傳輸H.264碼流，傳輸協(xié)議為RTP/RTCP協(xié)議。本實(shí)用新型體積小，便于拓展其他模塊，能夠穩(wěn)定回傳高清視頻流、視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)和視頻位置信息，其準(zhǔn)確性和可移植性較其他無人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)更強(qiáng)，成本更低，使得實(shí)時(shí)攝影測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)，加速國土資源調(diào)查過程。
【專利說明】
一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種視頻及其姿態(tài)感知與無線傳輸系統(tǒng)，具體為一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國開始普及無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)。與傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)相比，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)低廉，作業(yè)要求相對(duì)簡(jiǎn)單靈活。近幾年來，隨著無人機(jī)控制技術(shù)逐漸成熟，高清相機(jī)的性能越來越高，價(jià)格也越來越低，無人機(jī)攝影測(cè)量日益受到國家的重視，在災(zāi)后應(yīng)急測(cè)繪、小范圍內(nèi)大比例尺地形圖測(cè)量以及土地調(diào)查等工作中發(fā)揮了重大作用。
[0003]然而，現(xiàn)有的無人機(jī)視頻，大都沒有和視頻拍攝時(shí)的位置信息、姿態(tài)信息關(guān)聯(lián)，造成基于視頻的攝影測(cè)量精度低，視頻解碼后的圖片序列難以與實(shí)際所需探測(cè)的地理位置相匹配，制約了無人機(jī)攝影測(cè)量的應(yīng)用范圍。
[0004]若要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)實(shí)時(shí)攝影測(cè)量，視頻及其姿態(tài)信息需實(shí)時(shí)傳輸給地面處理機(jī)?，F(xiàn)在的無人視頻無線傳輸手段主要有:I)基于2.4GHz nRF收發(fā)模塊的無線視頻傳輸方案；2)通用3G網(wǎng)絡(luò)無線視頻傳輸方案。2.4GHz nRF收發(fā)模塊無線視頻傳輸方案通常將單幅圖片壓縮為」？％2000格式后，通過2.46取nRF進(jìn)行逐幀圖像傳輸，這種方案的缺點(diǎn)是信道不穩(wěn)定，不適合傳輸視頻碼流，尤其當(dāng)需要同時(shí)傳輸視頻姿態(tài)傳感器信息時(shí)，接收端很難同步傳感器數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)。通用3G網(wǎng)絡(luò)無線視頻傳輸方案是指將拍攝到的圖片壓縮為H.264碼流后，通過運(yùn)營商的3G通信信道進(jìn)行視頻碼流傳輸，缺點(diǎn)是傳輸速率低，3G資費(fèi)昂貴，3G模塊功耗較大，3G信號(hào)沒有覆蓋到一些山林地區(qū)。
[0005]目前，面向無人機(jī)攝影要求，需要一種可以穩(wěn)定回傳高清視頻流，且能同步回傳視頻姿態(tài)信息的無人機(jī)視頻及其姿態(tài)感知和傳輸系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無線視頻傳輸系統(tǒng)，它由機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)兩部分組成，能夠穩(wěn)定回傳高清視頻流、視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)和視頻位置信息。
[0007]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，包括機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī);機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)包括嵌入式開發(fā)板、高清攝像頭、傳感器、GPS模塊、USB轉(zhuǎn)串口模塊、WiFi模塊一;所述地面接收機(jī)包括便攜式計(jì)算機(jī)以及與其連接的WiFi模塊二；
[0009]所述嵌入式開發(fā)板通過USB接口分別與高清攝像頭、USB轉(zhuǎn)串口模塊連接，傳感器、GPS模塊分別與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接，WiFi模塊一與嵌入式開發(fā)板連接；
[0010]機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)通過WiFi模塊傳輸視頻數(shù)據(jù)。
[0011 ]所述傳感器包括STM8微控制模塊以及與其分別連接的三軸加速度器、三軸磁感應(yīng)傳感器、三軸陀螺儀、氣壓計(jì);STM8微控制模塊與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接。
[0012]所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)、地面接收機(jī)各包括一個(gè)用于給其他模塊供電的電源模塊。
[0013]本實(shí)用新型提供的架構(gòu)能實(shí)現(xiàn)攝像和測(cè)量一體化，結(jié)構(gòu)上兼容大多數(shù)嵌入式開發(fā)板，不需要特定的視頻處理DSP，大大降低了功耗和成本，也便于更多視頻格式的拓展，高清視頻頭、GPS、姿態(tài)信息傳感器均通過標(biāo)準(zhǔn)USB接口與嵌入式開發(fā)板傳輸數(shù)據(jù)，便于拓展更多外設(shè)，機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)不僅為機(jī)載攝影測(cè)量提供視頻數(shù)據(jù)，而且提供攝像頭的位置和姿態(tài)信息，WiFi模塊將拍攝的視頻實(shí)時(shí)傳輸至地面接收機(jī)，使得實(shí)時(shí)攝影測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)，加速國土資源調(diào)查過程。
【附圖說明】
[0014I圖1是系統(tǒng)整體示意圖；
[0015]圖2是傳感器示意圖；
[0016]圖3是機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)不意圖；
[0017]圖4是地面接收機(jī)示意圖；
[0018]圖5是傳感器與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作方式:
[0020]如圖1，一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，包括機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)兩部分;所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)與地面接收機(jī)通過WiFi信道進(jìn)行通信。
[0021]如圖2，所述的傳感器包括三軸加速度器、三軸磁感應(yīng)傳感器、三軸陀螺儀、氣壓計(jì)和STM8微控制模塊;所述的STM8微控制模塊通過通用輸入/輸出接口(GP10接口)分別與三軸加速度器、三軸磁感應(yīng)傳感器、三軸陀螺儀、氣壓計(jì)連接，控制傳感器操作。進(jìn)一步的，所述的STM8微控制器與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接，與嵌入式開發(fā)板交換數(shù)據(jù)。
[0022]如圖3，機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)包括嵌入式開發(fā)板、高清攝像頭、傳感器、GPS模塊、USB轉(zhuǎn)串口模塊、WiFi模塊一、電源模塊;所述的嵌入式開發(fā)板通過USB接口分別與高清攝像頭、USB轉(zhuǎn)串口模塊連接;進(jìn)一步的，傳感器和GPS模塊通過USB轉(zhuǎn)串口模塊與嵌入式開發(fā)板連接;所述的電源模塊為嵌入式開發(fā)板、WiFi模塊一、攝像頭、傳感器和GPS模塊供電。
[0023]高清攝像頭采集數(shù)據(jù)后經(jīng)嵌入式開發(fā)板編碼為VCL視頻流，傳感器和GPS模塊采集到視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)后，經(jīng)過USB轉(zhuǎn)串口模塊發(fā)送至嵌入式開發(fā)板，視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)與所述的VCL視頻流經(jīng)嵌入式開發(fā)板打包為H.264視頻流，H.264視頻流由機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)通過WiFi模塊進(jìn)行發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為RTP/RTCP協(xié)議；地面接收機(jī)通過WiFi模塊接收H.264視頻流，
H.264視頻流經(jīng)便攜式計(jì)算機(jī)解譯為同步的視頻數(shù)據(jù)和視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后，視頻與同步后的姿態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)于便攜式計(jì)算機(jī)。
[0024]如圖4，地面接收終端包括便攜式計(jì)算機(jī)、WiFi模塊二、電源模塊;所述的便攜式計(jì)算機(jī)分別與WiFi模塊二、電源模塊連接;電源模塊為便攜式計(jì)算機(jī)供電。
[0025]所述的嵌入式開發(fā)板為FirePrime系列RK3128開源硬件開發(fā)板。
[0026]所述的GPS模塊為無人機(jī)機(jī)載GPS模塊。
[0027]所述的傳感器為JY901十軸傳感器模塊。
[0028]如圖5，所述的傳感器模塊的RX引腳與USB轉(zhuǎn)串口模塊的TX引腳連接，所述的傳感器模塊的TX引腳與USB轉(zhuǎn)串口的RX引腳連接，所述的傳感器模塊的GND引腳與USB轉(zhuǎn)串口的GND引腳連接，所述的傳感器模塊的VCC引腳與USB轉(zhuǎn)串口模塊的VCC引腳連接。所述的USB轉(zhuǎn)串口模塊與嵌入式開發(fā)板通過USB接口連接。
[0029]所述的傳感器模塊工作電壓為3V?6V，工作電流小于40mA，外形體積為15.24mm*15.24mm*2mm，底板的焊盤間距為上下2.54mm、左右15.24mm，測(cè)量維度包括3維加速度、3維角速度、3維磁場(chǎng)、3維角度、I維氣壓，量程為加速度:± 16g、角速度:土 2000° /s、角度:土180°，分辨率為加速度:6.le-5g、角速度:7.6e-3°/s，穩(wěn)定性指標(biāo)為加速度:0.0lg、角速度
0.05°/s、姿、態(tài)測(cè)量穩(wěn)定度:0.01°，數(shù)據(jù)輸出頻率為0.1Hz?200Hz，數(shù)據(jù)接口為串口(TTL電平，波特率支持 2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200、230400、460800、921600)、I2C(最大支持高速IIC速率400K)。
[0030]所述的USB轉(zhuǎn)串口模塊為六合一USB轉(zhuǎn)UART串口模塊。
[0031]所述的高清攝像頭模塊為美國OV公司研發(fā)的0V2710芯片，支持最高分辨率為1080P，支持最高幀率為25幀/秒，支持UVC視頻傳輸協(xié)議。
[0032]所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)的WiFi模塊為嵌入式開發(fā)板板載WiFi模塊。
[0033]所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)的電源模塊為通用5V/2A直流電源。
[0034]所述的地面接收機(jī)的WiFi模塊為便攜式計(jì)算機(jī)板載WiFi模塊。
[0035]所述的地面接收機(jī)的電源模塊為通用20V/3.25A直流電源。
[0036]本實(shí)用新型所涉及到的方法或軟件均為現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本實(shí)用新型的創(chuàng)新內(nèi)容，本實(shí)用新型只對(duì)硬件進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。
[0037]以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī);機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)包括嵌入式開發(fā)板、高清攝像頭、傳感器、GPS模塊、USB轉(zhuǎn)串口模塊、WiFi模塊一;所述地面接收機(jī)包括便攜式計(jì)算機(jī)以及與其連接的WiFi模塊二； 所述嵌入式開發(fā)板通過USB接口分別與高清攝像頭、USB轉(zhuǎn)串口模塊連接，傳感器、GPS模塊分別與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接，WiFi模塊一與嵌入式開發(fā)板連接； 機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)通過WiFi模塊傳輸視頻數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括STM8微控制模塊以及與其分別連接的三軸加速度器、三軸磁感應(yīng)傳感器、三軸陀螺儀、氣壓計(jì);STM8微控制模塊與USB轉(zhuǎn)串口模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種攜有實(shí)時(shí)視頻姿態(tài)數(shù)據(jù)的無人機(jī)視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)載視頻發(fā)射機(jī)、地面接收機(jī)各包括一個(gè)用于給其他模塊供電的電源模塊。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK205666906SQ201620473172
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】卜方玲, 田元, 陳世增, 嚴(yán)志聰
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)