基于無人直升機(jī)的航拍裝置及地面目標(biāo)高度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人直升機(jī)的航拍裝置，包括機(jī)體和測距儀，所述航拍裝置的地面控制處建立通信連接；所述機(jī)體內(nèi)部設(shè)置保護(hù)箱，所述保護(hù)箱為透明玻璃腔體，所述保護(hù)箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設(shè)置旋轉(zhuǎn)測距儀，所述第二腔室中設(shè)置固定測距儀；所述旋轉(zhuǎn)測距儀的探測頭與水平面構(gòu)成一夾角α，α≥45°，所述固定測距儀的探測頭垂直于水平面。采用本發(fā)明的無人直升機(jī)進(jìn)行航拍測繪，成本低廉，且可以快速對地面目標(biāo)高度進(jìn)行大范圍測量；而且本發(fā)明設(shè)置了保護(hù)箱、減震裝置和緩沖結(jié)構(gòu)，對航拍測距儀進(jìn)行了全面的保護(hù)，提高了測距儀的使用周期，有利于降本增效。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無人機(jī)航拍領(lǐng)域，尤其是一種基于無人直升機(jī)的航拍裝置及地面物體 高度測量方法。 基于無人直升機(jī)的航拍裝置及地面目標(biāo)高度測量方法

【背景技術(shù)】
[0002] 航拍即空中攝影或航空攝影，從空中俯拍地貌，獲得俯瞰圖。目前航拍技術(shù)已經(jīng)被 應(yīng)用到各個領(lǐng)域，對于不同的領(lǐng)域，拍攝所要求的效果也不盡相同。在航拍測繪領(lǐng)域，固定 翼無人機(jī)上安裝數(shù)碼攝像機(jī)飛行，通過保證重疊率的航拍和簡單的軟件拼圖，可以獲得一 個區(qū)域大致地貌的影像圖，方便快捷。但是，固定翼無人機(jī)一是起降會受到場地限制，二是 由于速度較快，只能盤旋監(jiān)測，不能懸停，三是對轉(zhuǎn)彎半徑有一定要求，因此不適合進(jìn)行小 范圍區(qū)域測繪航拍。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的解決辦法一是使航空器飛翔至各個目標(biāo)點(diǎn)上空，然后采用激光或聲 波測距原理，逐個測出目標(biāo)點(diǎn)的高度；二是采用三維激光掃描儀，大片地進(jìn)行測繪。第一種 方法效率極慢，無法滿足快速航拍測繪的需求；第二種方法成本太高，且三維激光掃描儀體 積太大,對于航拍器主體要求也高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低廉、可以對地面目標(biāo)進(jìn)行大范圍快速 測量高度的基于無人直升機(jī)的航拍裝置及地面物體高度測量方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種基于無人直升機(jī)的航拍裝置，包括機(jī)體和 測距儀， 所述航拍裝置與地面控制處建立通信連接；所述機(jī)體內(nèi)部設(shè)置保護(hù)箱，所述保護(hù)箱 為透明玻璃腔體，所述保護(hù)箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設(shè)置旋轉(zhuǎn)測距 儀，所述第二腔室中設(shè)置固定測距儀；所述旋轉(zhuǎn)測距儀的探測頭與水平面構(gòu)成一夾角α， α >45°，所述固定測距儀的探測頭垂直于水平面。
[0006] 保護(hù)箱的設(shè)置是為了防止測距儀受到風(fēng)力或雨雪的影響。
[0007] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，ct =65°。
[0008] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一腔室上部設(shè)置驅(qū)動電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)測距儀 通過轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動電機(jī)連接。旋轉(zhuǎn)測距儀在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下通過轉(zhuǎn)軸進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)， 從而可以測量出以航拍裝置為中心的圓周上任一點(diǎn)與航拍裝置的距離。
[0009] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)箱與機(jī)體之間設(shè)置減震裝置，所述減震裝 置包括至少兩個。減震裝置可以是彈簧或減震阻尼。
[0010] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述旋轉(zhuǎn)測距儀和固定測距儀的探測頭位于同一水 平線上。保證二者測量的距離的基準(zhǔn)線一致。
[0011] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第二腔室的上端面固定懸浮接頭，所述懸浮接 頭連接固定框架，所述固定框架為倒U型結(jié)構(gòu)。懸浮接頭的設(shè)置可以在無人直升機(jī)飛翔過 程中發(fā)生左右傾斜時，保持堅直狀態(tài)。
[0012] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述固定測距儀設(shè)置于所述固定框架內(nèi)部。采用這 種設(shè)置可以使得固定測距儀在無人直升機(jī)飛翔過程中發(fā)生左右傾斜時，保持堅直狀態(tài)。
[0013] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述固定框架與第二腔室室壁之間設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)， 所述緩沖結(jié)構(gòu)為橡膠條。緩沖結(jié)構(gòu)用來穩(wěn)定固定框架，從而穩(wěn)定固定測距儀。
[0014] 本發(fā)明同時提供一種基于所述的航拍裝置的地面目標(biāo)高度測量方法，包括如下步 驟 1) 所述航拍裝置從地面某點(diǎn)開始逐漸堅直上升，此過程中所述固定測距儀不斷向地面 控制處反饋所述航拍裝置自身距離地面的高度N ; 2) 所述旋轉(zhuǎn)測距儀每隔相等的間隔時間發(fā)送一次測距信號，所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速由 大到小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持恒 定； 3) 所述旋轉(zhuǎn)測距儀在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測量出航拍裝置自身與以其起飛點(diǎn) 為圓心、逐漸向外擴(kuò)大的圓周上任一點(diǎn)目標(biāo)的距離L并反饋給地面控制處； 4) 地面控制處經(jīng)過計算得出目標(biāo)高度M，計算公式為M=N-Lsina。
[0015] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述旋轉(zhuǎn)測距儀的轉(zhuǎn)速為2-5r/S，從而對于每個目 標(biāo)的測量，測距儀有足夠的時間接收到返回信號。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為：采用本發(fā)明的無人直升機(jī)進(jìn)行航拍測繪，成本低廉，且可以 快速對地面目標(biāo)高度進(jìn)行大范圍測量；而且本發(fā)明設(shè)置了保護(hù)箱、減震裝置和緩沖結(jié)構(gòu)，對 航拍測距儀進(jìn)行了全面的保護(hù)，提高了測距儀的使用周期，有利于降本增效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明中無人直升機(jī)航拍裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明航拍裝置連續(xù)測繪示意圖； 圖3為本發(fā)明地面目標(biāo)高度測量方法的解說示意圖。
[0018] 附圖標(biāo)記說明： 1 一機(jī)體、2-保護(hù)箱、3-旋轉(zhuǎn)測距儀、4 一固定測距儀、5-驅(qū)動電機(jī)、6-懸浮接頭、7- 固定框架、8-減震裝置、9一緩沖結(jié)構(gòu)，A-地面目標(biāo)。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅 用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0020] 參見圖1，本發(fā)明涉及一種基于無人直升機(jī)的航拍裝置，包括機(jī)體1，機(jī)體內(nèi)部設(shè) 置保護(hù)箱2和測距儀。保護(hù)箱2為透明玻璃腔體，分為第一腔室和第二腔室，其中第一腔室 中設(shè)置旋轉(zhuǎn)測距儀3,第二腔室中設(shè)置固定測距儀4。旋轉(zhuǎn)測距儀3和固定測距儀4可以是 聲波測距儀激光測距儀。
[0021] 第一腔室上部設(shè)置驅(qū)動電機(jī)5,所述旋轉(zhuǎn)測距儀3通過轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動電機(jī)5連 接。旋轉(zhuǎn)測距儀3在驅(qū)動電機(jī)5的驅(qū)動下通過轉(zhuǎn)軸進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)，從而可以測量出以航拍 裝置為中心的圓周上任一點(diǎn)與航拍裝置的距離。連續(xù)測繪示意圖如圖2所示。
[0022] 第二腔室的上端面固定懸浮接頭6,所述懸浮接頭6連接固定框架7,所述固定框 架7為倒U型結(jié)構(gòu)。懸浮接頭6的設(shè)置可以在無人直升機(jī)飛翔過程中發(fā)生左右傾斜時，保 持堅直狀態(tài)。。固定測距儀4設(shè)置于所述固定框架7內(nèi)部。采用這種設(shè)置可以使得固定測 距儀4在無人直升機(jī)飛翔過程中發(fā)生左右傾斜時，保持堅直狀態(tài)。
[0023] 所述旋轉(zhuǎn)測距儀3的探測頭與水平面構(gòu)成一夾角α，α > 45°，所述固定測距儀 4的探測頭垂直于水平面。
[0024] 保護(hù)箱2與機(jī)體1之間設(shè)置減震裝置8,所述減震裝置8包括至少兩個。減震裝置 8可以是彈簧或減震阻尼。固定框架7與第二腔室室壁之間設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)9,所述緩沖結(jié)構(gòu) 9為橡膠條。緩沖結(jié)構(gòu)9用來穩(wěn)定固定框架，從而穩(wěn)定固定測距儀。
[0025] 所述航拍裝置與地面控制處建立通信連接，則各個測距儀的測量信號可以反饋給 地面控制處進(jìn)行計算。
[0026] 基于所述的航拍裝置的地面目標(biāo)高度測量方法，包括如下步驟 5) 所述航拍裝置從地面某點(diǎn)開始逐漸堅直上升，此過程中所述固定測距儀不斷向地面 控制處反饋所述航拍裝置自身距離地面的高度Ν ; 6) 所述旋轉(zhuǎn)測距儀每隔相等的間隔時間發(fā)送一次測距信號，所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速由大 到小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持恒定； 7) 所述旋轉(zhuǎn)測距儀在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測量出航拍裝置自身與以其起飛點(diǎn) 為圓心、逐漸向外擴(kuò)大的圓周上任一點(diǎn)目標(biāo)的距離L并反饋給地面控制處； 8) 地面控制處經(jīng)過計算得出目標(biāo)高度Μ，計算公式為M=N-Lsina。
[0027] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述旋轉(zhuǎn)測距儀的轉(zhuǎn)速為2_5r/s，從而對于每個目 標(biāo)的測量，測距儀有足夠的時間接收到返回信號。
[0028] 若需要盡可能地提高驅(qū)動馬達(dá)2的轉(zhuǎn)速，以提高測量效率，則所述基準(zhǔn)測距儀4、 目標(biāo)點(diǎn)測距儀3可以采用激光測距儀，這樣，當(dāng)測量距離范圍在萬米級別以內(nèi)時，測量信號 往返只需小于3. 3X 10-5秒，這樣，目標(biāo)點(diǎn)測距儀3相對于測量信號的往返而言，幾乎可以 認(rèn)為是靜止的。
[0029] 本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括 由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于無人直升機(jī)的航拍裝置，包括機(jī)體和測距儀，所述航拍裝置與地面控制處 建立通信連接，其特征在于，所述機(jī)體內(nèi)部設(shè)置保護(hù)箱，所述保護(hù)箱為透明玻璃腔體，所述 保護(hù)箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設(shè)置旋轉(zhuǎn)測距儀，所述第二腔室中設(shè)置 固定測距儀；所述旋轉(zhuǎn)測距儀的探測頭與水平面構(gòu)成一夾角α，α >45°，所述固定測距 儀的探測頭垂直于水平面。
2. 按照權(quán)利要求1所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，α =65°。
3. 按照權(quán)利要求2所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述第一腔室上 部設(shè)置驅(qū)動電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)測距儀通過轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動電機(jī)連接。
4. 按照權(quán)利要求3所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述保護(hù)箱與機(jī) 體之間設(shè)置減震裝置，所述減震裝置包括至少兩個。
5. 按照權(quán)利要求4所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)測距儀 和固定測距儀的探測頭位于同一水平線上。
6. 按照權(quán)利要求5所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述第二腔室的 上端面固定懸浮接頭，所述懸浮接頭連接固定框架，所述固定框架為倒U型結(jié)構(gòu)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述固定測距儀 設(shè)置于所述固定框架內(nèi)部。
8. 按照權(quán)利要求7所述的基于無人直升機(jī)的航拍裝置，其特征在于，所述固定框架與 第二腔室室壁之間設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)為橡膠條。
9. 基于權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的航拍裝置的地面目標(biāo)高度測量方法，其特征在于， 包括如下步驟 所述航拍裝置從地面某點(diǎn)開始逐漸堅直上升，此過程中所述固定測距儀不斷向地面控 制處反饋所述航拍裝置自身距離地面的高度Ν ; 所述旋轉(zhuǎn)測距儀每隔相等的間隔時間發(fā)送一次測距信號，所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速由大到 小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持恒定； 所述旋轉(zhuǎn)測距儀在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測量出航拍裝置自身與以其起飛點(diǎn)為 圓心、逐漸向外擴(kuò)大的圓周上任一點(diǎn)目標(biāo)的距離L并反饋給地面控制處； 地面控制處經(jīng)過計算得出目標(biāo)高度Μ，計算公式為M=N_Lsin α。
10. 按照權(quán)利要求9所述的航拍裝置的地面目標(biāo)高度測量方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn) 測距儀的轉(zhuǎn)速為2-5r/s。
【文檔編號】G01C11/00GK104061905SQ201410264701
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】吳惠英, 周彬, 陸軍, 沙敏, 趙雪鳳, 李亮 申請人:江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司