基本信息
- 项目名称：
- 云瞳风听--一款商用级低成本实时高清空中监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 云瞳风听是一款商用级低成本高性能实施高清空中监控系统。针对目前空中监控成本高，应用范围小，新技术使用相对较少等问题，项目组提出使用小型无人飞行器和智能嵌入式系统实现了高空视频和音频的采集和分析。“云瞳”意喻云端的眼睛，“风听”诗意地展现其如风中的耳朵一般。云瞳风听能完成音视讯实时监测、目标自动识别跟踪、高清音视讯实时直播回传等普通商用解决方案无法企及的功能.
- 详细介绍：
- 云瞳风听（KeenSense）是一款商用级低成本高性能实施高清空中监控系统。针对目前空中监控成本高，应用范围小，新技术使用相对较少等问题，项目组提出使用小型无人飞行器和智能嵌入式系统实现了高空视频和音频的采集和分析。“云瞳”意喻云端的眼睛，“风听”诗意地展现其如风中的耳朵一般。云瞳风听（KeenSense）能完成音视讯实时监测、目标自动识别跟踪、高清音视讯实时直播回传等普通商用解决方案无法企及的功能，更重要的是，操作人员只需要坐在地面控制台前，便能惬意地知晓空中捕捉的一切，无论是便捷程度还是安全性都是传统载人飞行监控所不可比拟的。 创新性：经过查新，云瞳风听（KeenSense）优良的操作体验和可靠的安全控制保证是现阶段各类民用小型空中监控系统所不具有的；其清晰的音视讯监控能力、智能的音视讯识别处理能力及通用的广电、加密扩展接口更是让市场上各种非定制或定制型小型空中监控系统望尘莫及；云瞳风听（KeenSense）还具有自主改良的GPS与姿态感应系统算法，为精确的跟踪定位功能及追踪式智能定向天线提供了支撑与保障；不仅如此，其弹性的动力系统使用电动或生物柴油驱动，辅以太阳能作为辅助电源，为各种应用场合提供了灵活的解决方案。 科技性：经过查新，“云瞳风听”使用全数字式控制所带来的优良的可操控性是市场上现行同类产品所使用的模拟式控制所少有提供的；其使用自主参与设计并与企业合作研发的具有900万有效像素的COMS彩色工业高清视觉传感器，支持多模式自动对焦，影像采集清晰度满足监控及目标识别等基本安防任务；系统亦使用了自行实现的环形阵列拾音器和定向变焦拾音器，目标监控环境的声音信息也能高保真地被系统采集处理；系统还能够通过主动外观模型实时识别所采集的图像，并对其加以辨认甚至跟踪；云瞳风听（KeenSense）使用基于自主改良算法的GPS全球定位系统与6维姿态感应系统（含微电陀螺仪）的跟踪定位系统，系统不仅能实时确认飞行器的全球坐标，还能通过其截取的影像数据及拍摄参数计算出监控目标的全球坐标；得益于上述精确的定位功能，地面台亦能通过飞行器位置信息以确定地面天线的最佳发射接收角度，保证无线电信号在飞行器与地面台之间的保真传输。 社会价值：经过查新，云瞳风听（KeenSense）在基本系统投入远小于现阶段同类业务单次商业报价下实现了更高指标监控、安防、航拍等业务。更重要的是，其不仅可以胜任其设计目标任务 - 空中监控任务，还可以应用于安全侦察、资源勘探、灾情监测、通信中继、环境监察等。其行业扩展应用与高清航拍，更是一大亮点。从散见于各类文献的信息中知，现阶段的大多数无人飞行器都是基于遥控或自动控制，要实现不确定环境下完全意义上的无人飞行器自主控制，目前的技术普遍不是很成熟，云瞳风听（KeenSense）迎难而上，为祖国的的小型飞行器智能化控制尽自己的一份力！
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.设计目的和基本思路： 针对目前空中监控成本高，应用范围小，新技术使用相对较少等问题，“云瞳风听”迎难而上，使用小型无人飞行器和智能嵌入式系统实现了高空视频和音频的采集和分析，完成音视讯实时监测、目标自动识别跟踪、高清音视讯实时直播回传等普通商用解决方案无法企及的功能。更重要的是，操作人员只需要坐在地面控制台前，便能惬意地知晓空中捕捉的一切，无论是便捷程度还是安全性都是传统载人飞行监控所不可比拟的。 2.创新点（具体请参见“科学性先进性”表项）： (1)优良的操作体验和可靠的安全控制保证：“云瞳风听”实现了人性化交互控制与自动控制等功能，基于基础无线网络提供超广阔的无线控制范围，并能在系统可能的环境下自动返航。 (2)清晰的音视讯监控及智能的音视讯识别处理：“云瞳风听”具备自主参与设计的高清图像及多声道音频采集设备，并能基于投影模型对采集的信息作空间几何校正及其它处理，做到对物体或音源的智能识别、跟踪监控等功能。 3.技术关键 “云瞳风听”在基本系统投入远小于现阶段同类业务单次商业报价下实现了更高指标监控、安防、航拍等业务。系统的各组件高度模块化，耦合程度低，对外接口符合行业通用标准，可与现有各类相关系统无缝整合。其中自主研发、改良的部分模块突破了现阶段在音视讯采集处理及高带宽无线传输方面的障碍与瓶颈。同时，智能化设计的多维安全保障机制也能最大程度的确保飞行器和空中交通安全。
科学性、先进性
- 科学性先进型： (1)“云瞳风听”使用全数字式控制，具有优良的可操控性，操作人员可通过感应式操作手柄及电脑图形界面对其完成精准操作，包括飞行器自身控制与机载监控设备控制，即使在系统控制信号中断的情况下，飞行器仍然能根据此前的飞行路径返航，较市场上现行同类产品所使用的模拟式控制更为可靠与稳定。 (2)“云瞳风听”使用自主参与设计并与企业合作研发的具有900万有效像素的COMS彩色工业高清视觉传感器，支持多模式自动对焦，影像采集清晰度满足监控及目标识别等基本安防任务；摄像前端所在的云台系统亦使用了6维姿态感应系统（含微电陀螺仪）及硬件稳定器用于减缓云台抖动，大大提升了图像采集的质量。系统亦使用了自行实现的环形阵列拾音器和定向变焦拾音器，目标监控环境的声音信息也能高保真地被系统采集处理；系统还能够通过主动外观模型实时识别所采集的图像，并对其加以辨认甚至跟踪；不仅如此，系统还能根据环形阵列拾音器所采集的音频信号对音源进行定位，使其在包括救援等方面的应用中如虎添翼。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让。
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■模型 ■现场演示 ■图片 ■录像 ■样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点与优势： “云瞳风听”在控制方面运用独特的设计思路，将智能技术运用于小型无人飞行器，不仅可以使无人机具有更好的环境适应能力，而且降低了人力成本，保障了人力安全。相对于传统类似系统“云瞳风听”不仅可以胜任其设计目标任务 - 空中监控任务，还可以应用于安全侦察、资源勘探、灾情监测、通信中继、环境监察等。 市场分析和经济效益预测： 绝对的清晰度优势和先进的智能控制技术使“云瞳风听”在现有市场上足以比拼同类产品。且“云瞳风听”的最小实现系统成本低廉，正式生产并投向市场后，必定对现有的模拟式遥控飞行器、监控系统等产品市场产生冲击。
同类课题研究水平概述
- 四旋翼飞行器的英文名称是quad-motor helicopter，目前在国外，德国和加拿大的四旋翼飞行器已经投入了商业化运行，美国的类似飞行器也被用于军事领域，获得了不错的效果。 微型四旋翼无人飞行器是一种“碟形”飞行器，它以新颖的结构布局、独特的飞行方式引起了人们广泛的关注，迅速成为国际上新的研究热点。无人机具有固定翼无人机难以比拟的优点：能够适应各种复杂环境；具备自主起飞和着陆能力，对起飞着陆地点的要求很低，且高度智能化，能以各种姿态飞行，如悬停、前飞、侧飞和倒飞等。这些优点决定了无人飞行器比固定翼无人机具有更广阔的应用前景。 目前已经有很多科研人员在研究微型四旋翼无人飞行器，由 4个无刷电机驱动, 具有自动平衡及定点悬浮功能。飞控计算机采用稳定飞行技术处理 7个传感器的数据,机体下方可以安装多种摄像设备, 可有 4种模块可选。自动着陆系统, 可以保证飞机和摄像设备的安全。即将推出Dragonflyer X4的科研版本- dragonflyerE4 ,带有开放式的通讯应用程序接口 (AP I), 适合于大学或是科研机构进行科研开发。Dragonfl yer其独特的四旋翼无人机也被很多科研机构采购运用到科研项目中。 的操作不超过1分钟就可完成。 国内研究情况： 目前，国内的四旋翼飞行器的发展处于刚起步阶段，只有少数几个公司和单位具备仿制的能力，还没有出现能够大批量生产并应用的产品。在许多国内的大学也开始了对四旋翼飞行器的研究。上海交通大学微纳米科学技术研究院研制能负载的、可离地飞行的四旋翼微型直升机。2005年，台湾的修平技术学院电机工程系研制出了用教学研究的四旋翼飞行器。他们是用MCS51系统做控制平台遥控四旋翼飞行器，并以PC-base 控制其飞行姿态，同时机体内安装3 颗压电式陀螺仪来稳定机体并达到惯性导航的功能。对于四旋翼飞行器的研究工作，哈尔滨工业大学王树刚针对四旋翼直升机进行了非线性建模，设计了H回路成形控制器，并完成了PWM 驱动电路的设计 ；国防科技大学聂博文在基于旋翼空气动力学理论对四旋翼无人直升机旋翼的受力和力矩情况进行分析，并建立了动力学数学模型，完成了两种飞行控制算法（反步法（Backstepping ）和自抗扰控制(ADRC)）的设计。但是他们没有对实物（真实的四旋翼飞行平台）进行试验验证。
