專(zhuān)利名稱(chēng)：直升機(jī)航拍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航拍測(cè)繪領(lǐng)域，尤其是一種適用于無(wú)人直升機(jī)以及載人直升機(jī)使用的直升機(jī)航拍裝置。
背景技術(shù)：
航拍又稱(chēng)空中攝影或航空攝影，是指從空中拍攝地球地貌，獲得俯視圖。現(xiàn)階段，航拍技術(shù)已經(jīng)被普遍運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于不同的領(lǐng)域，拍攝所要求的效果也不盡相同。如大型群體活動(dòng)、電視、電影、城市安防巡視，通常要求清晰穩(wěn)定的實(shí)時(shí)視頻圖像，而且拍攝時(shí)需要定點(diǎn)拍攝，因此使用直升機(jī)航拍較為適宜；對(duì)于土地監(jiān)測(cè)、森林防火、電力巡線等，也是要求清晰穩(wěn)定的實(shí)時(shí)視頻圖像，由于巡邏的范圍比較大，因此，使用固定翼無(wú)人機(jī)效率會(huì)高一些，需定點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)，一般使用盤(pán)巡實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。
對(duì)于測(cè)繪、交通勘測(cè)設(shè)計(jì)、水利勘測(cè)設(shè)計(jì)、小城鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)等，需要得到可以用以制作地圖的、有嚴(yán)格比例尺和精度要求的照片，目前還是以使用固定翼無(wú)人機(jī)為主導(dǎo)。該領(lǐng)域采用的固定翼無(wú)人機(jī)具有平飛速度快、效率高的特點(diǎn)，并且機(jī)身小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由人工遙控送飛，地面工作站操控自主飛行拍攝。無(wú)人機(jī)上安裝數(shù)碼相機(jī)飛行，通過(guò)保證重疊率的航拍和簡(jiǎn)單的軟件拼圖，獲得一個(gè)區(qū)域大致地貌的影像圖，方便快捷。然而，固定翼無(wú)人機(jī)起降受到場(chǎng)地限制，由于速度較快，只能盤(pán)旋監(jiān)測(cè)，不能懸停，對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑有一定要求，因此不適合進(jìn)行小范圍區(qū)域測(cè)繪航拍。與之相反，直升機(jī)能夠彌補(bǔ)固定翼無(wú)人機(jī)在測(cè)繪航拍中的上述缺陷直升機(jī)可以垂直起降，能夠進(jìn)行空中懸停、側(cè)飛、后退飛等動(dòng)作，很少受到場(chǎng)地起降的限制，在建筑物周?chē)囊材馨踩w行拍攝；另一方面，直升機(jī)飛行速度可以很慢，從而保證重疊率較高的航拍，并且其飛行高度低，適合拍攝高清晰度的航拍圖片，進(jìn)而更能保證測(cè)繪的精確性?，F(xiàn)有技術(shù)中使用航拍進(jìn)行測(cè)繪雖然具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，然而只能獲取測(cè)繪區(qū)域的豎直影像信息，根據(jù)這些信息，不能獲得區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的海拔高度值，因此只能拼接出所測(cè)繪區(qū)域的平面地圖，無(wú)法建立起該區(qū)域立體的地形地貌圖像。另一方面，當(dāng)使用直升機(jī)進(jìn)行測(cè)繪航拍時(shí)，照相機(jī)通常通過(guò)航拍云臺(tái)安裝于直升機(jī)下方，航拍云臺(tái)的減震措施對(duì)航拍穩(wěn)像效果有至關(guān)重要的作用。而現(xiàn)有技術(shù)中的航拍云臺(tái)，無(wú)法滿(mǎn)足直升機(jī)航拍測(cè)繪的穩(wěn)像要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以記錄航拍過(guò)程中直升機(jī)與地表或地表建筑物頂?shù)拇怪备叨鹊闹鄙龣C(jī)航拍裝置。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一種直升機(jī)航拍裝置，包括固定在直升機(jī)上的航拍云臺(tái)，以及安裝在航拍云臺(tái)內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)，所述航拍云臺(tái)內(nèi)還安裝有測(cè)距儀。所述測(cè)距儀為激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀設(shè)置有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。所述航拍云臺(tái)包括支架、平衡測(cè)量裝置、以及與平衡測(cè)量裝置相連的平衡調(diào)整裝置，其中平衡測(cè)量裝置用于測(cè)量直升機(jī)飛行姿態(tài)，平衡調(diào)整裝置用于根據(jù)平衡測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果對(duì)航拍云臺(tái)內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)及測(cè)距儀進(jìn)行角度調(diào)整。所述平衡測(cè)量裝置為陀螺儀。所述平衡調(diào)整裝置包括控制器以及舵機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中舵機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互嵌套的外框、中框和內(nèi)框；數(shù)碼相機(jī)及測(cè)距儀安裝在內(nèi)框內(nèi)部；內(nèi)框與中框通過(guò)縱向軸連接，該縱向軸一端固定在內(nèi)框上，另一端與固定在中框上的第一舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；中框與外框通過(guò)橫向軸連接，該橫向軸一端固定在中框上，另一端與固定在外框上的第二舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；外框與支架通過(guò)豎直軸連接，該豎直軸一端固定在支架上，另一端與固定在外框上的第三舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；所述控制器分別與第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)以及平衡測(cè)量裝置相連。所述測(cè)距儀的外側(cè)壁與一步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端相連，該步進(jìn)電機(jī)與內(nèi)框相對(duì)固 定。所述直升機(jī)航拍裝置還包括與數(shù)碼相機(jī)拍攝方向呈傾斜設(shè)置的輔助相機(jī)或攝像機(jī)，所述輔助相機(jī)或攝像機(jī)與內(nèi)框相對(duì)固定。所述輔助相機(jī)或攝像機(jī)為四個(gè)，分別位于數(shù)碼相機(jī)的前、后、左、右四個(gè)方位。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的直升機(jī)航拍裝置，根據(jù)測(cè)距儀所記錄的直升機(jī)距離地面的距離值，結(jié)合航拍區(qū)域內(nèi)預(yù)先設(shè)置的若干GPS定位點(diǎn)，能夠計(jì)算出航拍區(qū)域的海拔高度值，進(jìn)而在拼接出所測(cè)繪區(qū)域的平面地圖的基礎(chǔ)上，建立起該區(qū)域立體的地形地貌圖像。本發(fā)明中所使用的航拍直升機(jī)，可以是無(wú)人直升機(jī)，也可以是載人直升機(jī)。同時(shí)，航拍云臺(tái)設(shè)置了平衡調(diào)整裝置，能夠保證航拍圖像的穩(wěn)定。


圖I為本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置中支架的示意圖。圖3為本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置中平衡調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置中內(nèi)框、中框與外框的裝配示意圖。圖5為本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置中測(cè)距儀與步進(jìn)電機(jī)的裝配示意圖。圖6為本發(fā)明中直升機(jī)對(duì)地面進(jìn)行測(cè)距時(shí)的示意圖。圖7為本發(fā)明中數(shù)碼相機(jī)與激光測(cè)距儀調(diào)試安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖I至5所示，一種直升機(jī)航拍裝置，本發(fā)明直升機(jī)航拍裝置，包括航拍云臺(tái)2以及安裝在航拍云臺(tái)2內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)3，航拍云臺(tái)2可以固定在直升機(jī)底部，當(dāng)使用載人直升機(jī)航拍時(shí)也可以固定在直升機(jī)的側(cè)部。航拍云臺(tái)底端開(kāi)口，數(shù)碼相機(jī)3的鏡頭豎直向下設(shè)置，用以拍攝航拍區(qū)域的豎直圖像即在豎直方向上的俯視圖；數(shù)碼相機(jī)3與航拍自動(dòng)控制系統(tǒng)相連，能夠進(jìn)行自動(dòng)航拍和遙控手動(dòng)航拍；所述數(shù)碼相機(jī)3以及航拍自動(dòng)控制系統(tǒng)可以使用現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備，比如能夠在市場(chǎng)中購(gòu)買(mǎi)到的自帶電源系統(tǒng)以及存儲(chǔ)單元的高清數(shù)碼相機(jī)。
所述直升機(jī)航拍裝置還包括設(shè)置在航拍云臺(tái)2內(nèi)的測(cè)距儀1，該測(cè)距儀I可以為激光測(cè)距儀，當(dāng)然還可以用超聲波測(cè)距儀或者紅外線測(cè)距儀替換，但為了保證測(cè)距精度，本發(fā)明的實(shí)施例中選用激光測(cè)距儀。激光測(cè)距儀可以選用LDM30x系列、LDM4x系列、ZMD系列工業(yè)用激光測(cè)距儀,通過(guò)預(yù)先設(shè)定程序以一定頻率向下連續(xù)檢測(cè)，并能夠通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸裝置實(shí)時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送回地面控制平臺(tái)；為保證測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性，避免數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中丟失，可以將激光測(cè)距儀I與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(例如便攜式筆記本電腦)通過(guò)線路連接，實(shí)時(shí)記錄直升機(jī)到地面或位于地面的建筑物頂距離。當(dāng)使用無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行航拍測(cè)繪時(shí)，通過(guò)地面控制平臺(tái)遙控激光測(cè)距儀與數(shù)碼相機(jī)同時(shí)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，使激光測(cè)距儀進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)的起始時(shí)間與數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝的起始時(shí)間相同，進(jìn)而便于后期的數(shù)據(jù)整理。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的直升機(jī)航拍裝置進(jìn)行航拍測(cè)繪之前，首先在地面上設(shè)置若干參 照點(diǎn)，在各個(gè)參照點(diǎn)上安裝GPS定位裝置。下面舉例說(shuō)明如何通過(guò)測(cè)距儀記載數(shù)據(jù)對(duì)航拍區(qū)域海拔高度進(jìn)行計(jì)算如圖6所示,通過(guò)各個(gè)參照點(diǎn)設(shè)置的GPS定位裝置獲取相鄰的兩個(gè)參照點(diǎn)C、D的海拔高度X1U2 ;在C、D之間位于地面上的設(shè)定任一需要計(jì)算海拔高度的點(diǎn)E，當(dāng)飛機(jī)飛至兩個(gè)參照點(diǎn)C、D以及點(diǎn)E上空時(shí)的位置為C、d、e，采集直升機(jī)飛行至C、d、e所測(cè)得的直升機(jī)距地面的距離Vhyh3,即圖6中的點(diǎn)c到點(diǎn)C、點(diǎn)d到點(diǎn)D、點(diǎn)e到點(diǎn)E的距離分別為Hh3 ；根據(jù)獲得的兩個(gè)參照點(diǎn)C、D的海拔高度X1、X2以及所測(cè)得的直升機(jī)距地面的距離 計(jì)算得出C、d兩點(diǎn)的海拔高度YpY2-.Y1=X^h1y2=x2+h2測(cè)量?jī)蓚€(gè)參照點(diǎn)C、D之間的水平距離S1以及參照點(diǎn)C至點(diǎn)E之間的水平距離S2 ；其中，81可以通過(guò)GPS定位裝置進(jìn)行測(cè)量，也可以根據(jù)設(shè)定好比例尺的航拍圖像進(jìn)行測(cè)量并按比例尺放大得出；s2可以根據(jù)設(shè)定好比例尺的航拍圖像進(jìn)行測(cè)量并按比例尺放大得出。假設(shè)直升機(jī)航拍的海拔高度始終保持在Y1高度，通過(guò)公式計(jì)算直升機(jī)飛至點(diǎn)E上空時(shí)距地面的修正距離h3'，所述公式為
權(quán)利要求
1.一種直升機(jī)航拍裝置，包括固定在直升機(jī)上的航拍云臺(tái)，以及安裝在航拍云臺(tái)內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述航拍云臺(tái)內(nèi)還安裝有測(cè)距儀。
2.如權(quán)利要求I所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述測(cè)距儀為激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀設(shè)置有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述航拍云臺(tái)包括支架、平衡測(cè)量裝置、以及與平衡測(cè)量裝置相連的平衡調(diào)整裝置，其中平衡測(cè)量裝置用于測(cè)量直升機(jī)飛行姿態(tài)，平衡調(diào)整裝置用于根據(jù)平衡測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果對(duì)航拍云臺(tái)內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)及測(cè)距儀進(jìn)行角度調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述平衡測(cè)量裝置為陀螺儀。
5.如權(quán)利要求4所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述平衡調(diào)整裝置包括控制器以及舵機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中舵機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互嵌套的外框、中框和內(nèi)框；數(shù)碼相機(jī)及測(cè)距儀安裝在內(nèi)框內(nèi)部；內(nèi)框與中框通過(guò)縱向軸連接，該縱向軸一端固定在內(nèi)框上，另一端與固定在中框上的第一舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；中框與外框通過(guò)橫向軸連接，該橫向軸一端固定在中框上，另一端與固定在外框上的第二舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；外框與支架通過(guò)豎直軸連接，該豎直軸一端固定在支架上，另一端與固定在外框上的第三舵機(jī)的動(dòng)力輸出端相連；所述控制器分別與第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)以及平衡測(cè)量裝置相連。
6.如權(quán)利要求5所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述測(cè)距儀的外側(cè)壁與一步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端相連，該步進(jìn)電機(jī)與內(nèi)框相對(duì)固定。
7.如權(quán)利要求5或6所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述直升機(jī)航拍裝置還包括與數(shù)碼相機(jī)拍攝方向呈傾斜設(shè)置的輔助相機(jī)或攝像機(jī)，所述輔助相機(jī)與內(nèi)框相對(duì)固定。
8.如權(quán)利要求7所述的直升機(jī)航拍裝置，其特征在于所述輔助相機(jī)或攝像機(jī)為四個(gè)，分別位于數(shù)碼相機(jī)的前、后、左、右四個(gè)方位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可以記錄航拍過(guò)程中直升機(jī)與地表或地表建筑物頂?shù)拇怪备叨鹊闹鄙龣C(jī)航拍裝置，包括固定在直升機(jī)上的航拍云臺(tái)，以及安裝在航拍云臺(tái)內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)，所述航拍云臺(tái)內(nèi)還安裝有測(cè)距儀。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的直升機(jī)航拍裝置，根據(jù)測(cè)距儀所記錄的直升機(jī)距離地面的距離值，結(jié)合航拍區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干GPS定位點(diǎn)，能夠計(jì)算出航拍區(qū)域的海拔高度值，進(jìn)而在拼接出所測(cè)繪區(qū)域的平面地圖的基礎(chǔ)上，建立起該區(qū)域立體的地形地貌圖像。
文檔編號(hào)G03B17/56GK102829768SQ20121031540
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者林威 申請(qǐng)人:神翼航空器科技(天津)有限公司