一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，包括多角度云臺、多角度云臺控制器、航線規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制系統(tǒng)，多角度云臺固定安裝在無人機上，多角度云臺控制器設(shè)置在多角度云臺上，多角度云臺控制器與控制系統(tǒng)通信連接，多角度云臺上設(shè)置有觀測儀器，航線規(guī)劃模塊與控制系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理模塊分別與觀測儀器和控制系統(tǒng)相連，其中，多角度云臺包括俯仰板、俯仰立板、橫滾板、橫滾立板、云平臺支架以及云平臺。本發(fā)明的有益效果在于，提供一種攜帶方便、可進(jìn)行自動觀測、觀測效率高以及適應(yīng)性強的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)。
【專利說明】一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著定量遙感的快速發(fā)展，多角度遙感成為熱門的研究領(lǐng)域之一，但是多角度數(shù)據(jù)的獲取卻是一個難題，因此開發(fā)多種多樣的多角度觀測系統(tǒng)是多角度遙感的基礎(chǔ)工作。從多角度遙感數(shù)據(jù)獲取的方式來看，目前主要有三種方式:基于衛(wèi)星平臺、基于航空平臺和基于地面觀測。衛(wèi)星平臺通過傳感器視場的疊加能夠提供大量的地面多角度觀測數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，但是由于衛(wèi)星平臺離地面高，空間分辨率低，受大氣環(huán)境因素影響大等原因，在中小尺度多角度遙感中并不適用。因此各個科研單位發(fā)明了一系列地面觀測裝置，如美國JPL實驗室研制的PARABOLA便攜式地表及大氣各向異性測量裝置，此裝置原理是傳感器繞固定中心進(jìn)行半球掃面；1994年瑞士蘇黎世大學(xué)遙感實驗室研制的FIGOS裝置，采用360度圓形方位軌道，及半圓形的天頂弧架構(gòu)，傳感器在天頂弧上運動，天頂弧能繞圓形軌道轉(zhuǎn)動，從而能夠較快地進(jìn)行自動測；2008年中國科學(xué)院安徽光學(xué)緊密機械研究所設(shè)計了一款天頂弧和方位圓軌道均為2m的中心多角度觀測系統(tǒng)。所有這些地面觀測系統(tǒng)的共同特點是只能觀測較為低矮的植被，對植株較高的喬木則顯得無能為力，因此發(fā)展航空多角度觀測尤為重要。從已有的航空多角度觀測數(shù)據(jù)獲取方式來看，主要是通過固定翼飛機搭載傳感器，進(jìn)行觀測，這種觀測方法所面臨的問題就是成本巨大，飛行航線不靈活，飛行時間長，流程繁瑣，所有通過這種方式獲取的數(shù)據(jù)比較少。
[0003]目前，對于航空多角度自動觀測系統(tǒng)的研制需要解決以下幾個問題:首先是快速獲取數(shù)據(jù)的問題，之前的航空遙測平臺飛行不靈活，飛行時間長，在此期間太陽高度角會發(fā)生明顯的變化，致使觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，尤其對熱紅外的觀測影響巨大。其次是靈活性問題，既包括時間上的也包括空間上的，傳統(tǒng)航空觀測采用大型固定翼飛機，需要專門的飛機跑道，對于偏遠(yuǎn)地區(qū)觀測十分不方便，而遙感觀測往往需要在人為因素影響較小的偏遠(yuǎn)山區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種攜帶方便、可進(jìn)行自動觀測、觀測效率高以及適應(yīng)性強的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明提供了一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，包括多角度云臺、多角度云臺控制器、航線規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制系統(tǒng)，所述多角度云臺固定安裝在無人機上，所述多角度云臺控制器設(shè)置在所述多角度云臺上，所述多角度云臺控制器與所述控制系統(tǒng)通信連接，所述多角度云臺上設(shè)置有觀測儀器，所述航線規(guī)劃模塊與所述控制系統(tǒng)相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述觀測儀器和所述控制系統(tǒng)相連，其中，所述多角度云臺包括:
[0006]俯仰板，所述俯仰板上設(shè)置有空腔，所述俯仰板的底部設(shè)置有安裝部，所述俯仰板通過所述安裝部水平固定設(shè)置在所述無人機上；
[0007]俯仰立板，所述俯仰立板垂直固定設(shè)置在所述俯仰板遠(yuǎn)離所述空腔的一側(cè)，所述俯仰立板上設(shè)置有豎直移動槽，所述豎直移動槽的兩邊分別對稱設(shè)置有第一安裝槽和第二安裝槽；
[0008]橫滾立板，所述橫滾立板與所述俯仰立板垂直設(shè)置，所述橫滾立板的一端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一圓形凹槽，所述第一圓形凹槽中設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸，所述橫滾立板通過所述第一轉(zhuǎn)軸與所述俯仰立板相連，所述第一轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)置在所述俯仰立板的移動槽中，所述橫滾立板通過所述第一轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)在所述俯仰立板的所述豎直移動槽中上下移動，所述第一圓形凹槽的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第一階梯孔；
[0009]橫滾板,所述橫滾板的一端與所述橫滾立板遠(yuǎn)離所述第一圓形凹槽的一端垂直固定連接，所述橫滾板上設(shè)置有水平移動槽，所述水平移動槽兩邊分別對稱設(shè)置有第三安裝槽和第四安裝槽；
[0010]云臺支架板，所述云臺支架板與所述橫滾板垂直設(shè)置，所述云臺支架板一端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二圓形凹槽，所述第二圓形凹槽中設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸，所述云臺支架板通過所述第二轉(zhuǎn)軸與所述橫滾板相連，所述第二轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置在所述橫滾板的水平移動槽中，所述云臺支架板通過所述第二轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)在所述橫滾板的所述水平移動槽中左右移動，所述第二圓形凹槽的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第二階梯孔，所述云臺支架板上設(shè)置有多角度云臺控制器；以及
[0011]云臺板，所述云臺板垂直固定設(shè)置在所述云臺支架板遠(yuǎn)離所述第二圓形凹槽的一端，所述觀測儀器固定設(shè)置在所述云臺板上。
[0012]可選的，所述多個第一階梯孔為四個第一階梯孔，所述四個第一階梯孔設(shè)置成豎直分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第一階梯孔，所述兩組階梯孔中分別通過螺栓與所述俯仰立板中的第一安裝孔和第二安裝孔進(jìn)行定位支撐。
[0013]可選的，所述多個第二階梯孔為四個第二階梯孔，所述四個第二階梯孔設(shè)置成水平分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第二階梯孔，所述兩組階梯孔分別通過螺栓與所述橫滾板中的第三安裝孔和第四安裝孔進(jìn)行定位支撐。
[0014]可選的，所述俯仰立板通過多個螺栓與所述俯仰板固定連接。
[0015]可選的，所述橫滾板通過多個螺栓與所述橫滾立板固定連接。
[0016]可選的，所述云臺板通過多個螺栓與所述云臺支架板固定連接。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:本發(fā)明提供一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，該系統(tǒng)攜帶方便，能夠適應(yīng)多種觀測環(huán)境，該系統(tǒng)中設(shè)置有多角度云臺，該多角度云臺中設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸，所述多角度云臺通過該第一轉(zhuǎn)軸和和第二轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)上下以及左右轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實現(xiàn)該多角度云臺在高度角上靈活轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對目標(biāo)地物的多角度觀測；多角度云臺控制器固定在云臺支架板上，通過與控制系統(tǒng)通信來獲取角度數(shù)據(jù)，然后調(diào)整多角度云臺轉(zhuǎn)動的角度，以達(dá)到目標(biāo)觀測高度角；通過航線規(guī)劃模塊能夠?qū)τ^測任務(wù)(預(yù)先設(shè)定多組方位角和高度角)自動規(guī)劃合理的飛行路線，能夠在較短時間內(nèi)完成觀測任務(wù)，保證多個角度數(shù)據(jù)的一致性更高，減少冗余分析時間，同時還可以自動與GoogleEarth地形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，防止發(fā)生碰撞山體事故；另外，該系統(tǒng)通過對無人機飛行及觀測角度的調(diào)整，對于不同的地形，能夠自動調(diào)整與地面的相對高度差，保證圖像不同部分成像分辨率一致。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)的原理框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)中多角度云臺省略第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2中俯仰板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為圖2中俯仰立板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為圖2中橫滾立板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為圖2中橫滾板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7為圖2中云臺支架板與多角度云臺控制器的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8為圖2中云臺板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9為第一轉(zhuǎn)軸的放大剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10為第二轉(zhuǎn)軸的放大剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將參照附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0029]如圖1至圖10所示:本發(fā)明實施例的一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，包括多角度云臺1、多角度云臺控制器2、航線規(guī)劃模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊6和控制系統(tǒng)5，所述多角度云臺I固定安裝在無人機上，所述多角度云臺控制器2設(shè)置在所述多角度云臺I上，所述多角度云臺控制器2與所述控制系統(tǒng)5通信連接，所述多角度云臺I上設(shè)置有觀測儀器4，所述航線規(guī)劃模塊3與所述控制系統(tǒng)5相連，通過所述航線規(guī)劃模塊3能夠?qū)τ^測任務(wù)自動規(guī)劃合理的飛行路線，能夠在較短時間內(nèi)完成觀測任務(wù)，保證多個角度數(shù)據(jù)的一致性更高，減少冗余分析時間，同時還可以自動與Google Earth地形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，防止發(fā)生碰撞山體事故，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述觀測儀器和所述控制系統(tǒng)相連，用于對所述觀測儀器4觀測到的多角度數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，以獲取需要的物理量；其中，所述多角度云臺I包括:俯仰板11、俯仰立板12、橫滾立板13、橫滾板14、云臺支架板15以及云臺板16，所述俯仰板11上設(shè)置有空腔，所述俯仰板11的底部設(shè)置有安裝部，所述俯仰板11通過所述安裝部水平固定設(shè)置在所述無人機上；所述俯仰立板垂直固定設(shè)置在所述俯仰板遠(yuǎn)離所述空腔的一側(cè)，所述俯仰立板12上設(shè)置有豎直移動槽121，所述豎直移動槽121的兩邊分別對稱設(shè)置有第一安裝槽122和第二安裝槽123 ;所述橫滾立板13與所述俯仰立板12垂直設(shè)置，所述橫滾立板13的一端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一圓形凹槽131，所述第一圓形凹槽131中設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸7，所述橫滾立板13通過所述第一轉(zhuǎn)軸7與所述俯仰立板12相連，所述第一轉(zhuǎn)軸7的一端設(shè)置有第一凸部71，另一端設(shè)置為第一轉(zhuǎn)軸本體72，所述第一凸部71固定設(shè)置在所述橫滾立板13的第一圓形凹槽131中，所述第一轉(zhuǎn)軸本體72貫穿所述俯仰立板12的豎直移動槽121，且可沿所述豎直移動槽121上下移動，所述橫滾立板13通過所述第一轉(zhuǎn)軸7實現(xiàn)在所述俯仰立板12中所述豎直移動槽121中上下移動，所述第一圓形凹槽131的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第一階梯孔132 ;所述橫滾板14的一端與所述橫滾立板13遠(yuǎn)離所述第一圓形凹槽131的一端垂直固定連接，所述橫滾板14上設(shè)置有水平移動槽141，所述水平移動槽141兩邊分別對稱設(shè)置有第三安裝槽142和第四安裝槽143 ;所述云臺支架板15與所述橫滾板14垂直設(shè)置，所述云臺支架板15 —端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二圓形凹槽151,所述第二圓形凹槽151中設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸8,所述云臺支架板15通過所述第二轉(zhuǎn)軸8與所述橫滾板14相連，所述第二轉(zhuǎn)軸8的一端設(shè)置有第二凸部81，另一端設(shè)置為第二轉(zhuǎn)軸本體82，所述第二凸部81固定設(shè)置在所述云臺板支架15的第二圓形凹槽151中，所述第二轉(zhuǎn)軸本體152貫穿所述橫滾板14的水平移動槽141，且可沿所述水平移動槽141水平左右移動，所述云臺支架板15通過所述第二轉(zhuǎn)軸8實現(xiàn)在所述橫滾板14的所述水平移動槽141中左右移動，所述第二圓形凹槽151的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第二階梯孔152，所述云臺支架板15上設(shè)置有多角度云臺控制器2 ;所述云臺板16垂直固定設(shè)置在所述云臺支架板遠(yuǎn)離所述第二圓形凹槽151的一端，所述觀測儀器4固定設(shè)置在所述云臺板16上，所述多角度云臺I通過該第一轉(zhuǎn)軸7和和第二轉(zhuǎn)軸8實現(xiàn)上下以及左右轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實現(xiàn)該多角度云臺在高度角上靈活轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對目標(biāo)地物的多角度觀測，多角度云臺控制器2固定在云臺支架板15上，通過與控制系統(tǒng)5通信來獲取角度數(shù)據(jù)，然后調(diào)整多角度云臺I轉(zhuǎn)動的角度，以達(dá)到目標(biāo)觀測高度角。
[0030]作為上述實施例的優(yōu)選實施方式，所述多個第一階梯孔132為四個第一階梯孔132，所述四個第一階梯孔132設(shè)置成豎直分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第一階梯孔，所述兩組階梯孔中分別通過螺栓與所述俯仰立板12中的第一安裝孔122和第二安裝孔122進(jìn)行定位支撐。
[0031]作為上述實施例的優(yōu)選實施方式，所述多個第二階梯孔152為四個第二階梯孔152，所述四個第二階梯孔設(shè)置成水平分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第二階梯孔，所述兩組階梯孔分別通過螺栓與所述橫滾板14中的第三安裝孔142和第四安裝孔143進(jìn)行定位支撐。
[0032]作為上述實施例的優(yōu)選實施方式，所述俯仰立板12通過多個螺栓與所述俯仰板11固定連接，使其連接更加安全可靠。
[0033]作為上述實施例的優(yōu)選實施方式，所述橫滾板14通過多個螺栓與所述橫滾立板13固定連接，使其連接更加安全可靠。
[0034]作為上述實施例的優(yōu)選實施方式，所述云臺板16通過多個螺栓與所述云臺支架板15固定連接，使其連接更加安全可靠。
[0035]最后應(yīng)說明的是:以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于:包括多角度云臺、多角度云臺控制器、航線規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制系統(tǒng)，所述多角度云臺固定安裝在無人機上，所述多角度云臺控制器設(shè)置在所述多角度云臺上，所述多角度云臺控制器與所述控制系統(tǒng)通信連接，所述多角度云臺上設(shè)置有觀測儀器，所述航線規(guī)劃模塊與所述控制系統(tǒng)相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述觀測儀器和所述控制系統(tǒng)相連，其中，所述多角度云臺包括: 俯仰板，所述俯仰板上設(shè)置有空腔，所述俯仰板的底部設(shè)置有安裝部，所述俯仰板通過所述安裝部水平固定設(shè)置在所述無人機上； 俯仰立板，所述俯仰立板垂直固定設(shè)置在所述俯仰板遠(yuǎn)離所述空腔的一側(cè)，所述俯仰立板上設(shè)置有豎直移動槽，所述豎直移動槽的兩邊分別對稱設(shè)置有第一安裝槽和第二安裝槽； 橫滾立板，所述橫滾立板與所述俯仰立板垂直設(shè)置，所述橫滾立板的一端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一圓形凹槽，所述第一圓形凹槽中設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸，所述橫滾立板通過所述第一轉(zhuǎn)軸與所述俯仰立板相 連，所述第一轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)置在所述俯仰立板的移動槽中，所述橫滾立板通過所述第一轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)在所述俯仰立板的所述豎直移動槽中上下移動，所述第一圓形凹槽的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第一階梯孔； 橫滾板，所述橫滾板的一端與所述橫滾立板遠(yuǎn)離所述第一圓形凹槽的一端垂直固定連接，所述橫滾板上設(shè)置有水平移動槽，所述水平移動槽兩邊分別對稱設(shè)置有第三安裝槽和第四安裝槽； 云臺支架板，所述云臺支架板與所述橫滾板垂直設(shè)置，所述云臺支架板一端內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二圓形凹槽，所述第二圓形凹槽中設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸，所述云臺支架板通過所述第二轉(zhuǎn)軸與所述橫滾板相連，所述第二轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置在所述橫滾板的水平移動槽中，所述云臺支架板通過所述第二轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)在所述橫滾板的所述水平移動槽中左右移動，所述第二圓形凹槽的圓周方向上均勻設(shè)置有多個第二階梯孔，所述云臺支架板上設(shè)置有多角度云臺控制器；以及 云臺板，所述云臺板垂直固定設(shè)置在所述云臺支架板遠(yuǎn)離所述第二圓形凹槽的一端，所述觀測儀器固定設(shè)置在所述云臺板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述多個第一階梯孔為四個第一階梯孔，所述四個第一階梯孔設(shè)置成豎直分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第一階梯孔，所述兩組階梯孔中分別通過螺栓與所述俯仰立板中的第一安裝孔和第二安裝孔進(jìn)行定位支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述多個第二階梯孔為四個第二階梯孔，所述四個第二階梯孔設(shè)置成水平分布的兩組階梯孔，且每組階梯孔中均包括設(shè)置在一條直線上的兩個第二階梯孔，所述兩組階梯孔分別通過螺栓與所述橫滾板中的第三安裝孔和第四安裝孔進(jìn)行定位支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述俯仰立板通過多個螺栓與所述俯仰板固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述橫滾板通過多個螺栓與所述橫滾立板固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機的多角度遙感自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述云臺板通過多個螺栓與所述云臺支架板固定連接。
【文檔編號】G05D1/08GK103970140SQ201410219350
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】穆西晗, 閆凱, 漆建波, 閻廣建, 劉鵬 申請人:北京師范大學(xué)