CN108248815B - 一种高精度遥感数据的获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度遥感数据的获取方法及装置，方法的步骤是：分别获取沿飞行方向水平向前视角、沿飞行方向垂直向下视角、沿飞行方向前后倾斜视角及沿飞行方向左右倾斜视角的影像数据和影像对应的位置、姿态数据。装置的支架包括两根螺旋桨支杆、两根机身支杆，两根螺旋桨支杆之间的夹角呈锐角；滚转控制电机与连接座连接，连接座顶部与云台支架连接，连接座底部与连接杆连接，连接杆一端与一个俯仰控制电机摇臂连接，本发明能实时改变相机角度从而获取多角度的遥感数据，比一般相机角度是固定值的无人机灵活，同时能够抵消相机振动；其支架结构比普通无人机稳定，效率更高；支架可以折叠，方便携带。

Description

一种高精度遥感数据的获取方法及装置

技术领域

本发明属于一种方法及装置，具体涉及一种高精度遥感数据的获取方法及装置。

背景技术

目前的大多数无人机，机身是一个整体结构，而云台、相机位于无人机机身底部；机身内部没有防振装置；机架或安装盘等外围面积小，不够稳定；无人机对相机的角度控制不够方便，有的搭载在无人机上的相机是固定的，不能改变角度，有的则不能在空中实时改变角度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度遥感数据的获取方法及装置，能够实时改变相机角度从而获取多角度的遥感数据，不需要停机调整相机角度，为后续成果的制作提供全面的数据支持，且比一般相机角度是固定值的无人机灵活，同时具有减振杠杆框架，能抵消相机振动；其支架结构比普通无人机稳定，效率更高；支架可以折叠，方便携带；且相机角度调整方便；所述相机整流罩和飞控、电池整流罩为封闭式结构，能减小无人机飞行时的阻力及干扰；相机及定位定姿系统与飞控、电池并排放置，使无人机整体重心上升，能缩短受力点与重心距离，提高无人机稳定性，还能缩短起落架长度，减轻无人机的整机重量。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种高精度遥感数据的获取方法及装置，其方法有以下步骤：

1)获取无人机沿飞行方向相机镜头垂直向下视角A的影像数据和位置姿态数据，A＝90度；

2)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向前视角B的影像数据和位置姿态数据，0度<B<90度；

3)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向后视角C的影像数据和位置姿态数据，90度<C<150度；

4)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向左水平视角D的影像数据和位置姿态数据，0度<D<90度；

5)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向右视角E的影像数据和位置姿态数据，90度<E<180度；

6)获取无人机沿飞行方向相机镜头水平向前视角F的影像数据和位置姿态数据，F＝0度；

7)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向左水平视角G的影像数据和位置姿态数据，G＝0度；

8)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向右水平视角H的影像数据和位置姿态数据，H＝0度；

在步骤1)—8)的基础上，通过无人机的飞行，能获取预先设计路线和区域的遥感数据。

其中，所述步骤1)—8)之中所有的角度均可以使用无人机遥控器进行实时调节，使无人机搭载的相机在空中能够自由变换角度。所述步骤1)—8)在电池电量允许的情况下，可以一次性完成，不需要降落无人机更换电池再飞行。

本发明的一种高精度遥感数据的获取装置，包括机身、支架、起落架、螺旋桨、螺旋桨电机，所述螺旋桨与螺旋桨电机连接，螺旋桨电机与支架连接，支架与起落架连接，机身与支架连接，所述支架包括两根螺旋桨支杆、两根机身支杆，所述两根螺旋桨支杆之间的夹角呈锐角，两根机身支杆交叉连接，且能折叠，其中，两根机身支杆端部分别与两根螺旋桨支杆连接，两根机身支杆交叉处设有固定座，用于固定两根机身支杆，当取下固定座时，两根机身支杆能够折叠，能缩小支架的空间体积；两根机身支杆交点到螺旋桨支杆长边的长度为420mm—423mm，两根机身支杆交点到螺旋桨支杆短边的长度为273—276mm；所述机身包括相机整流罩和飞控、电池整流罩，所述相机整流罩与飞控、电池整流罩之间设有滚转控制电机、云台支架、连接座、连接杆、俯仰控制电机、两个俯仰控制电机摇臂、俯仰控制电机安装架、相机安装架，所述滚转控制电机与连接座连接，连接座顶部与云台支架连接，连接座底部与连接杆连接，连接杆一端与一个俯仰控制电机摇臂连接，该俯仰控制电机摇臂与俯仰控制电机连接，俯仰控制电机输出轴与相机安装架连接，相机安装架与相机连接，在俯仰控制电机输出轴与相机安装架之间设有俯仰控制电机安装架，用于固定和支撑俯仰控制电机，连接杆另一端与另一个俯仰控制电机摇臂连接，这另一个俯仰控制电机摇臂与相机另一端连接；所述飞控、电池整流罩内还设有减振杠杆框架、橡胶减振圈、减振架、机身结构板一、机身结构板二、机身结构板三，所述橡胶减振圈分别固定在减振杠杆框架的两个端部，其中，位于减振杠杆框架右端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩顶部连接，位于减振杠杆框架左端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩底部接触，减振架与减振杠杆框架左端连接，减振架底部与云台支架连接，所述机身结构板一与减振杠杆框架连接，机身结构板二与电池连接，机身结构板一与机身结构板二垂直布置，机身结构板三安装在电池上，机身结构板三用于固定数据传输模块和图像传输模块。

其中，所述橡胶减振圈包括上皮圈、下皮圈、圆柱体，圆柱体上端与下端分别与上皮圈、下皮圈连接，在圆柱体与下皮圈连接处设有沟槽，用于与减振杠杆框架上的小孔连接。

其中，所述减振杠杆框架为U字形，右端呈梯形，且梯形部分与减振杠杆框架本体部分的夹角为钝角。

其中，所述两根机身支杆中部均设有凹槽，其中，一根机身支杆的凹槽嵌在另一个机身支杆的凹槽内，并在凹槽上设有盖板固定；所述固定座呈梯形，固定座底部两端设有管套，用于套在机身支杆上。

其中，所述相机整流罩和飞控、电池整流罩为封闭式结构，能减小无人机飞行时的阻力及干扰；相机及定位定姿系统与飞控、电池并排放置，使无人机整体重心上升，能缩短受力点与重心距离，提高无人机稳定性，还能缩短起落架长度，减轻无人机的整机重量。

其中，所述连接座包括U形框套、夹套，所述U形框套中部设有通孔，该通孔与滚转控制电机输出轴连接，所述夹套上部套在滚转控制电机输出轴上，夹套下部套在连接杆上。

其中，所述相机整流罩为椭球体形状或长方体形状；

其中，相机整流罩为椭球体形状，无人机飞行时气动性能更好，飞行阻力小。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

能够实时改变相机角度从而获取多角度的遥感数据，不需要停机调整相机角度，为后续成果的制作提供全面的数据支持，且比一般相机角度是固定值的无人机灵活。具有减振杠杆框架，能抵消相机振动；其支架结构比普通无人机稳定，效率更高；支架可以折叠，方便携带；且相机角度调整方便；所述相机整流罩和飞控、电池整流罩为封闭式结构，能减小无人机飞行时的阻力及干扰；相机及定位定姿系统与飞控、电池并排放置，使无人机整体重心上升，能缩短受力点与重心距离，提高无人机稳定性，还能缩短起落架长度，减轻无人机的整机重量。

附图说明

图1为本发明总体结构的示意图；

图2为本发明云台结构的放大示意图；

图3为本发明相机整流罩与飞控、电池整流罩连接的放大示意图；

图4为本发明相机安装结构的放大示意图；

图5为本发明云台控制器、飞控、电池安装的放大示意图；

图6为本发明减振杠杆框架的放大示意图；

图7为本发明支架的放大示意图；

图8为本发明连接座的放大示意图；

图9为本发明相机整流罩的椭球体形状放大示意图。

图中，1、机身；2、螺旋桨；3、螺旋桨电机；4、支架；5、起落架；6、云台控制器；7、云台支架；8、滚转控制电机；9、俯仰控制电机；10、俯仰控制电机摇臂；11、相机整流罩；12、飞控、电池整流罩；13、固定座；14、相机；15、相机壳；16、相机安装架；17、俯仰控制电机安装架；18、相机机身；19、飞控；20、电池；21、机身结构板三；22、机身结构板二；23、机身结构板一；24、橡胶减振圈；25、减振杠杆框架；26、减振架；27、连接座；28、连接杆；29、凹槽；30、U形框套；31、夹套；32、减振杠杆框架本体部分；33、梯形部分；34、两根机身支杆交点到螺旋桨支杆长边的长度；35、两根机身支杆交点到螺旋桨支杆短边的长度；36、相机整流罩的椭球体形状；37、定位定姿系统。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1-9：

本发明的本发明的一种高精度遥感数据的获取方法及装置，其方法有以下步骤：

1)获取无人机沿飞行方向相机镜头垂直向下视角A的影像数据和位置姿态数据，A＝90度；

2)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向前视角B的影像数据和位置姿态数据，0度<B<90度；

3)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向后视角C的影像数据和位置姿态数据，90度<C<150度；

4)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向左水平视角D的影像数据和位置姿态数据，0度<D<90度；

5)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向右视角E的影像数据和位置姿态数据，90度<E<180度；

6)获取无人机沿飞行方向相机镜头水平向前视角F的影像数据和位置姿态数据，F＝0度；

7)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向左水平视角G的影像数据和位置姿态数据，G＝0度；

8)获取无人机沿飞行方向相机镜头倾斜向右水平视角H的影像数据和位置姿态数据，H＝0度；

在步骤1)—8)的基础上，通过无人机的飞行，能获取预先设计路线和区域的遥感数据。

所述步骤1)—8)之中所有的角度均可以使用无人机遥控器进行实时调节，使无人机搭载的相机在空中能够自由变换角度。

所述步骤1)—8)在电池电量允许的情况下，可以一次性完成，不需要降落无人机更换电池再飞行。

本发明的一种高精度遥感数据的获取装置，包括机身、支架、起落架、螺旋桨、螺旋桨电机，所述螺旋桨与螺旋桨电机连接，螺旋桨电机与支架连接，支架与起落架连接，机身与支架连接，所述支架包括两根螺旋桨支杆、两根机身支杆，所述两根螺旋桨支杆之间的夹角呈锐角，两根机身支杆交叉连接，且能折叠，其中，两根机身支杆端部分别与两根螺旋桨支杆连接，两根机身支杆交叉处设有固定座，用于固定两根机身支杆，当取下固定座时，两根机身支杆能够折叠，能缩小支架的空间体积；两根机身支杆交点到螺旋桨支杆长边的长度为420mm—423mm，两根机身支杆交点到螺旋桨支杆短边的长度为273—276mm，使无人机底部外围直径较大，飞行更稳定；所述机身包括相机整流罩和飞控、电池整流罩，所述相机整流罩与飞控、电池整流罩之间设有滚转控制电机、云台支架、连接座、连接杆、俯仰控制电机、两个俯仰控制电机摇臂、俯仰控制电机安装架、相机安装架，所述滚转控制电机与连接座连接，连接座顶部与云台支架连接，连接座底部与连接杆连接，连接杆一端与一个俯仰控制电机摇臂连接，该俯仰控制电机摇臂与俯仰控制电机连接，俯仰控制电机输出轴与相机安装架连接，相机安装架与相机连接，在俯仰控制电机输出轴与相机安装架之间设有俯仰控制电机安装架，用于固定和支撑俯仰控制电机，连接杆另一端与另一个俯仰控制电机摇臂连接，这另一个俯仰控制电机摇臂与相机另一端连接；所述飞控、电池整流罩内还设有减振杠杆框架、橡胶减振圈、减振架、机身结构板一、机身结构板二、机身结构板三，所述橡胶减振圈分别固定在减振杠杆框架的两个端部，其中，位于减振杠杆框架右端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩顶部连接，位于减振杠杆框架左端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩底部接触，减振架与减振杠杆框架左端连接，减振架底部与云台支架连接，所述机身结构板一与减振杠杆框架连接，机身结构板二与电池连接，机身结构板一与机身结构板二垂直布置，机身结构板三安装在电池上，机身结构板三用于固定数据传输模块和图像传输模块。

所述橡胶减振圈包括上皮圈、下皮圈、圆柱体，圆柱体上端与下端分别与上皮圈、下皮圈连接，在圆柱体与下皮圈连接处设有沟槽，用于与减振杠杆框架上的小孔连接。

所述减振杠杆框架为U字形，右端呈梯形，且梯形部分与减振杠杆框架本体部分的夹角为钝角。

所述两根机身支杆中部均设有凹槽，其中，一根机身支杆的凹槽嵌在另一个机身支杆的凹槽内，并在凹槽上设有盖板固定；所述固定座呈梯形，固定座底部两端设有管套，用于套在机身支杆上。

所述相机整流罩和飞控、电池整流罩为封闭式结构，能减小无人机飞行时的阻力及干扰；相机及定位定姿系统与飞控、电池并排放置，使无人机整体重心上升，能缩短受力点与重心距离，提高无人机稳定性，还能缩短起落架长度，减轻无人机的整机重量。

所述连接座包括U形框套、夹套，所述U形框套中部设有通孔，该通孔与滚转控制电机输出轴连接，所述夹套上部套在滚转控制电机输出轴上，夹套下部套在连接杆上。

所述相机整流罩为椭球体形状或长方体形状；

其中，相机整流罩为椭球体形状，无人机飞行时气动性能更好，飞行阻力小；所述相机整流罩椭球体形状包括椭球体、整流罩盖、椭球体两端的圆台，整流罩盖为曲面，与椭球体配合，位于椭球体顶部，防止脱落；椭球体两端制成圆台便于安装相机整流罩两端的构件。

如图2所述，云台控制器可以控制相机始终保持镜头垂直地面向下拍照，从而减小了影像的畸变；另外，云台控制器还可以通过控制俯仰控制电机及滚转控制电机，实现相机绕相机整流罩旋转及定位，从而可以分别获取沿飞行方向水平向前视角、沿飞行方向垂直向下视角、沿飞行方向前后倾斜视角及沿飞行方向左右倾斜视角的数据。

如图6所述，当相机受力向下时，减振杠杆框架左边设有12个橡胶减振圈，使减振杠杆框架受力向上，减振杠杆框架右边设有6个橡胶减振圈，使减振杠杆框架受力向下，减振杠杆框架左端受力处与相机和减振杠杆框架右边距离基本相等，从而抵消相机振动；减振杠杆框架左边的12个橡胶减振圈与机身整流罩下部接触，减振杠杆框架右边6个橡胶减振圈与飞控、电池整流罩上部接触，从而受力相反，一个向上，一个向下，达到平衡。

飞控：即无人机的飞控，就是无人机的飞行控制系统，主要有陀螺仪(飞行姿态感知)，加速计，地磁感应，气压传感器(悬停控制)，GPS模块(选装)，以及控制电路组成。主要的功能就是自动保持飞机的正常飞行姿态。

定位定姿系统：即组合导航系统，指卫星导航系统和惯性导航系统组合在一起的综合导航系统，包含了遥感数据的位置信息和姿态信息。

数字传输模块：是基于GPRS/CDMA网络研发的数据通讯产品，实现子站现场设备和监控中心的远程数据通信。无线数据传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

图形传输模块：就是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实时稳定的发射给地面无线图传遥控接收设备。

整个图形传输工作过程大致如下(以数字图传为例)：无人机上挂载的视频拍摄装置将采集的视频信号传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选，抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的接收系统，由接收系统再通过HDMI传输到显示设备上(显示器或平板电视)，或者是通过USB传输到手机与平板电脑上。由此，操控者就能实时地监控到无人机航拍的图像。

云台：是安装、固定相机/摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。只要是拍照，就对稳定性有极高的要求，而云台的主要作用就是用来提供“稳定”的。

云台控制器：是无人机核心模块，通常安装在云台上，需要实现两个主要功能：将接收到的控制台指令进行解码，转换为控制电机运行的控制信号；根据控制信号，驱动云台上的电机进行相应动作。本发明云台控制器通过控制滚转控制电机和俯仰控制电机，能实现相机绕相机整流罩与飞控、电池整流罩连接轴线的旋转或定位。

两根机身支杆交点到螺旋桨支杆长边的长度为420mm—423mm，两根机身支杆交点到螺旋桨支杆短边的长度为273—276mm，使无人机底部外围直径较大，比现有的无人机底部外围圆周直径更大，使无人机飞行更加稳定，相机获取地面数据的效果更好。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高精度遥感数据的获取装置，包括机身、支架、起落架、螺旋桨、螺旋桨电机，所述螺旋桨与螺旋桨电机连接，螺旋桨电机与支架连接，支架与起落架连接，机身与支架连接，其特征在于：所述支架包括两根螺旋桨支杆、两根机身支杆，所述两根螺旋桨支杆之间的夹角呈锐角，两根机身支杆交叉连接，且能折叠，其中，两根机身支杆端部分别与两根螺旋桨支杆连接，两根机身支杆交叉处设有固定座，用于固定两根机身支杆，当取下固定座时，两根机身支杆能够折叠，能缩小支架的空间体积；两根机身支杆交点到螺旋桨支杆长边的长度为420mm—423mm，两根机身支杆交点到螺旋桨支杆短边的长度为273—276mm；所述机身包括相机整流罩和飞控、电池整流罩，所述相机整流罩与飞控、电池整流罩之间设有滚转控制电机、云台支架、连接座、连接杆、俯仰控制电机、两个俯仰控制电机摇臂、俯仰控制电机安装架、相机安装架，所述滚转控制电机与连接座连接，连接座顶部与云台支架连接，连接座底部与连接杆连接，连接杆一端与一个俯仰控制电机摇臂连接，该俯仰控制电机摇臂与俯仰控制电机连接，俯仰控制电机输出轴与相机安装架连接，相机安装架与相机连接，在俯仰控制电机输出轴与相机安装架之间设有俯仰控制电机安装架，用于固定和支撑俯仰控制电机，连接杆另一端与另一个俯仰控制电机摇臂连接，这另一个俯仰控制电机摇臂与相机另一端连接；所述飞控、电池整流罩内还设有减振杠杆框架、橡胶减振圈、减振架、机身结构板一、机身结构板二、机身结构板三，所述橡胶减振圈分别固定在减振杠杆框架的两个端部，其中，位于减振杠杆框架右端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩顶部连接，位于减振杠杆框架左端的橡胶减振圈与飞控、电池整流罩底部接触，减振架与减振杠杆框架左端连接，减振架底部与云台支架连接，所述机身结构板一与减振杠杆框架连接，机身结构板二与电池连接，机身结构板一与机身结构板二垂直布置，机身结构板三安装在电池上，机身结构板三用于固定数据传输模块和图像传输模块。

2.如权利要求1所述的一种高精度遥感数据的获取装置，其特征在于：所述橡胶减振圈包括上皮圈、下皮圈、圆柱体，圆柱体上端与下端分别与上皮圈、下皮圈连接，在圆柱体与下皮圈连接处设有沟槽，用于与减振杠杆框架上的小孔连接。

3.如权利要求1所述的一种高精度遥感数据的获取装置，其特征在于：所述减振杠杆框架为U字形，右端呈梯形，且梯形部分与减振杠杆框架本体部分的夹角为钝角。

4.如权利要求1所述的一种高精度遥感数据的获取装置，其特征在于：所述两根机身支杆中部均设有凹槽，其中，一根机身支杆的凹槽嵌在另一个机身支杆的凹槽内，并在凹槽上设有盖板固定；所述固定座呈梯形，固定座底部两端设有管套，用于套在机身支杆上。

5.如权利要求1所述的一种高精度遥感数据的获取装置，其特征在于：所述相机整流罩和飞控、电池整流罩为封闭式结构，能减小无人机飞行时的阻力及干扰；相机及定位定姿系统与飞控、电池并排放置，使无人机整体重心上升，能缩短受力点与重心距离，提高无人机稳定性，还能缩短起落架长度，减轻无人机的整机重量。

6.如权利要求1所述的一种高精度遥感数据的获取装置，其特征在于：所述连接座包括U形框套、夹套，所述U形框套中部设有通孔，该通孔与滚转控制电机输出轴连接，所述夹套上部套在滚转控制电机输出轴上，夹套下部套在连接杆上；所述相机整流罩为椭球体形状或长方体形状。

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