一种多旋翼无人机三轴稳定云台的设计

针对传统无人机稳定云台应用于无人机时重量较大、结构稳定性不佳而难以在低空航拍下获取较高稳定性图像信息的问题,对云台姿态补偿与位移调节的原理进行了阐述,对云台结构材料的选择、主体结构的设计和装配、云台的承载位置和载荷的施加等方面进行了研究,以小巧、易装配及轻量化为目标导向,提出了一种以多旋翼无人机为搭载平台的小型三轴对称稳定云台的设计方案。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对云台模型进行了静力学载荷校核和动力学模态分析,并提取出了相应的仿真数据。研究结果表明:该云台的设计在强度、刚度和减震能力上都具有较好的功能性和可靠性,确保了相机在航拍中对位移振动做出补偿,实现了稳像的功能。

基于改进WOA的自稳定三轴云台设计

由于三轴稳定云台系统具有非线性时变、迟滞严重等特点,传统的比例积分微分(PID)控制算法难以取得较好的控制效果。针对这一问题,提出了一种改进鲸鱼优化算法(WOA),以实现PID控制器参数的自动整定。首先,确定了三轴稳定云台系统的传递函数模型。然后,针对基本WOA求解精度低、容易陷入局部最优的问题,对算法进行改进。通过引入非线性收敛因子提高算法的搜索能力,避免陷入局部最优的情况。引入多样性变异操作,以减小算法出现早熟收敛现象的概率。最后,利用Matlab仿真软件分别对改进WOA优化PID、遗传算法(GA)优化PID和传统PID控制器进行仿真测试。测试结果表明,改进WOA具有更快的迭代速度和更强的全局寻优能力。改进WOA优化PID控制器响应速度快且超调小,能够有效控制三轴云台系统正常、稳定运行。

基于STM32的云台稳定器设计

针对视频拍摄过程中容易出现不稳定的现象,提出以STM32为主控核心的防抖动云台的设计方案。文章介绍了以MPU9250为姿态传感器获取原始姿态角,利用卡尔曼滤波融合算法计算出稳定可靠的姿态角,当检测到姿态角发生偏移时,通过PID算法调节SPWM波,经DRV8313芯片放大后驱动三相无刷直流电机,将抖动消除,使云台保持稳定。通过理论仿真与实际测试,实现了能够搭载小型运动相机的云台稳定器。

用于手机摄录防抖的4自由度云台稳定器

为减小手机摄录时的机械抖动,利用闭环反馈原理,综合3D打印、微控制器、微机电系统等技术,开发了一种具有主动防抖功能的4自由度手持式云台稳定器。云台采用3D打印技术一次成型,由2台步进电机分别控制其横滚和俯仰运动。摄录时手机固定于云台之上,通过六轴运动处理传感器MPU6050检测云台角度,STM32F407运行PID算法,控制2台步进电机协调运转。样机测试结果显示,该系统可有效抵偿手机在一定限度内的机械抖动,拍摄画质显著提升。

基于云台的无线视频监管系统设计

针对消防危险火场画面实时采集、海上监视画面采集、道路实时监控、密集环境视频勘察、自我识别、宣传等方面的应用,设计了基于云台的无线视频监管系统。系统通过姿态的融合算法及稳定云台的控制算法,采用无线网络、稳定云台、单片机控制等技术,实现了稳定视频采集、实时画面无线传输、智能避障、自动语音播报等功能。

适用于多旋翼无人机的两轴云台结构设计

传统的多旋翼无人机云台载重量小,无法搭载较大质量的光电设备去执行更复杂的任务,而现有的大负载云台大多数都是手持式或者只能搭载在直升机上,不适用于多旋翼无人机搭载,针对此问题设计了一款适用于多旋翼无人机的较大负载两轴云台。根据设计的两轴云台介绍了云台平衡原理,通过Solidworks软件建立其三维模型,装配完成后检验云台模型是否会发生干涉情况,然后对云台各个零件的材料进行选择,并使用ANSYS Workbench软件对云台模型进行有限元静力学及动力学仿真分析。结果表明:两轴云台结构刚度、强度符合要求,且具有较好的稳定性和可靠性,为以后较大负载的机载云台结构设计研究提供了参考。

立体测绘型双翼民用无人机航空摄影系统的实现与应用

按照领域专用、性价匹配的思想,设计并实现了一套满足小区域大比例尺地形图立体测绘要求的无人机航空摄影系统。该系统以双翼无人机为遥感平台,以数字相机为传感器,配置3轴稳定云台,直接获得数字航空影像,具有自主飞行、低空作业、无需机站支持、起降距离短、滑翔性能好等特点。系统包括双翼无人机、飞行自动控制与安全、CCD数字相机、稳定云台、空地无线通讯、地面站和数据处理等7个子系统。分别介绍了系统的总体结构和各子系统的技术状况;分析和比较了系统的GSD、像点移位、基高比等关键参数在保证成像质量和成图精度方面的合理性;报告和展示了系统在广州新客站、丹江口文物考古测量工程的试验情况和部分成果;最后对系统的改进提出了建议。

无人机大比例尺航测系统的研制及应用

以无人机作为低空遥感平台,将选择的轻小型量测相机与定制的小型双频高动态GPS进行搭载集成,并自主研制了一种三轴稳定云台装置,可保持无人机航摄时相机姿态的稳定,使获得的航空影像满足大比例尺测图的规范要求。将该系统应用于1∶500大比例尺地形图测绘项目,结果表明该系统的成图精度完全可以满足国家航测内业成图规范及城市测量规范要求。

中央电视台二维有线传输索道摄像系统介绍

为了克服常规索道摄像机信号通过无线传输容易受到干扰的问题,中央电视台启动了有线索道系统的研发工作。经过近两年的论证、设计、制造、集成及软件开发等过程,最终完成了二维有线传输索道摄像机系统。本文对项目的立项背景做了阐述,对系统的原理及各主要部分进行了详细介绍,对研发过程中遇到的难点进行了说明,并对系统近几年投入使用的情况及取得的成果做了展示。

舰船横向航行补给的激光测距技术研究

针对舰船横向航行补给过程中无法连续、自动、稳定、近距离的测量舰舰之间的距离,提出一种连续、稳定、自动、可视化的近距离测量解决方案并将其运用到相关装备上。通过对舰船横向航行补给的运动状态、图像识别及目标跟踪技术进行研究,以集成了激光测距传感器和影像传感器的稳定云台为基础,设计了一套能够稳定、自动进行距离测量的可视化系统架构。通过地面试验和海试对该系统进行了验证。结果表明,在3级海况下,系统能够实时稳定实现距离测量。该系统在舰船横向航行补给和靠离泊等任务状态下有很好的应用前景。

中央电视台二维有线传输索道摄像系统介绍

为了克服常规索道摄像机信号通过无线传输容易受到干扰的问题,中央电视台启动了有线索道系统的研发工作。经过近两年的论证、设计、制造、集成及软件开发等过程,最终完成了二维有线传输索道摄像机系统。本文对项目的立项背景做了阐述,对系统的原理及各主要部分进行了详细的介绍,对研发过程中遇到的难点也进行了说明,最后对系统投入使用的情况及取得的成果做了展示。