本實(shí)用新型屬于航空攝影測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置。

背景技術(shù)：

近年來，輕小型測繪無人機(jī)以其成本低、靈活機(jī)動強(qiáng)、獲取的影像分辨率高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在應(yīng)急測繪數(shù)據(jù)獲取、海島礁測繪、困難地區(qū)測繪等領(lǐng)域，是我國測繪航攝的重要手段和裝備。GPS輔助空中三角形測量技術(shù)是提高無人機(jī)的作業(yè)效率的常用手段，為了實(shí)現(xiàn)GPS輔助空中三角形測量，就必須能夠?qū)崿F(xiàn)GPS設(shè)備與航測相機(jī)之間的同步，在現(xiàn)有的無人機(jī)航空攝影技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)航攝相機(jī)與GPS設(shè)備的同步所采用的主要解決方案有以下三種：一、利用Y型線，將航攝相機(jī)和GPS設(shè)備并聯(lián)到一起，但是由于GPS設(shè)備得到的信號時刻并不是航攝相機(jī)曝光的時刻，由于快門打開的時間并不是確定的，周圍環(huán)境的改變相應(yīng)的快門曝光時間也會有變化，造成GPS設(shè)備獲取的時間精度誤差大，從而影響到曝光點(diǎn)的坐標(biāo)精度；二、通過航攝相機(jī)閃光燈的信號實(shí)現(xiàn)航攝相機(jī)和GPS設(shè)備的同步，這種方式在一定程度上提高了同步的精度，使得時間誤差僅僅存在于航攝相機(jī)快門曝光的誤差，有較高的精度；三、從航攝相機(jī)CCD處直接獲得航攝相機(jī)曝光瞬間的信號，將此信號供給GPS設(shè)備，這種方式是精度最好的方式，能夠直接獲取航攝相機(jī)感光瞬間的信號，從而精確求得攝站點(diǎn)的坐標(biāo)，但是這種方式需要專業(yè)的航攝相機(jī)才能夠?qū)崿F(xiàn)對于一般測繪公司來說應(yīng)用成本過高。

為了解決上述問題，提出了一種航攝相機(jī)和GPS設(shè)備獨(dú)立工作的無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置，通過GPS設(shè)備測量的飛行軌跡約束航攝相機(jī)測量得到的飛行相似軌跡，采用事后計算，不需要使用信號線進(jìn)行連接，能夠避免航攝相機(jī)和GPS設(shè)備之間因?yàn)樾盘栍绊懏a(chǎn)生的同步誤差，同時也能降低硬件使用時的難度，使用效果好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置及方法，其本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，對機(jī)載GPS數(shù)據(jù)和地面GPS數(shù)據(jù)采用事后計算的方法來獲取攝站點(diǎn)坐標(biāo)，避免了實(shí)時差分中存在的由于數(shù)據(jù)傳輸以及整周跳變對測量精度的影響，對航攝相機(jī)和GPS設(shè)備之間的曲線擬合采用事后計算，避免因?yàn)樾盘栍绊懏a(chǎn)生的同步誤差，提高了攝站點(diǎn)坐標(biāo)精度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置，其特征在于：包括無人機(jī)搭載機(jī)構(gòu)和地面基準(zhǔn)站，所述無人機(jī)搭載機(jī)構(gòu)上設(shè)置有機(jī)載GPS接收機(jī)和航攝數(shù)據(jù)采集單元，所述地面基準(zhǔn)站上設(shè)置有地面GPS接收機(jī)和用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)，所述機(jī)載GPS接收機(jī)包括第一微控制器和飛機(jī)GPS天線，所述飛機(jī)GPS天線與第一微控制器之間接有飛機(jī)GPS芯片，所述第一微控制器接有飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器，所述飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器與計算機(jī)通過通信接口連接；所述航攝數(shù)據(jù)采集單元包括用于采集測區(qū)影像信息的航攝相機(jī)和用于存儲航攝相機(jī)信息的存儲卡，所述存儲卡與計算機(jī)通過通信接口連接；所述地面GPS接收機(jī)包括第二微控制器和地面GPS天線，所述地面GPS天線和第二微控制器之間接有地面GPS芯片，所述第二微控制器接有地面GPS數(shù)據(jù)存儲器，所述地面GPS數(shù)據(jù)存儲器與計算機(jī)通過通信接口連接。

上述的一種無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置，其特征在于：所述飛機(jī)GPS天線和飛機(jī)GPS芯片采用屏蔽線連接，所述地面GPS天線和地面GPS芯片采用屏蔽線連接。

上述的一種無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置，其特征在于：所述通信接口為USB接口。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，實(shí)現(xiàn)及使用操作方便。

2、本實(shí)用新型通過增加飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器將測量過程中得到的機(jī)載GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，通過增加地面GPS數(shù)據(jù)存儲器將測量過程中得到的地面GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，對機(jī)載GPS數(shù)據(jù)和地面GPS數(shù)據(jù)采用事后計算，測量結(jié)束后，對測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，不需要使用信號線進(jìn)行連接，避免了實(shí)時差分中存在的由于數(shù)據(jù)傳輸以及整周跳變對測量精度的影響。

3、本實(shí)用新型對航攝相機(jī)和GPS設(shè)備之間的曲線擬合采用事后計算，避免因?yàn)樾盘栍绊懏a(chǎn)生的同步誤差，提高了攝站點(diǎn)坐標(biāo)精度，同時也能降低硬件使用時的難度，使用效果好。

綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，對機(jī)載GPS數(shù)據(jù)和地面GPS數(shù)據(jù)采用事后計算的方法來獲取攝站點(diǎn)坐標(biāo)，避免了實(shí)時差分中存在的由于數(shù)據(jù)傳輸以及整周跳變對測量精度的影響，對航攝相機(jī)和GPS設(shè)備之間的曲線擬合采用事后計算，避免因?yàn)樾盘栍绊懏a(chǎn)生的同步誤差，提高了攝站點(diǎn)坐標(biāo)精度。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型無人機(jī)航攝站點(diǎn)坐標(biāo)求解裝置的電路框圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器；2—飛機(jī)GPS天線；

3—飛機(jī)GPS芯片；4—第一微控制器；5—存儲卡；

6—航攝相機(jī)；7—地面GPS天線；8—地面GPS芯片；

9—第二微控制器；10—地面GPS數(shù)據(jù)存儲器；

11—計算機(jī)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括無人機(jī)搭載機(jī)構(gòu)和地面基準(zhǔn)站，所述無人機(jī)搭載機(jī)構(gòu)上設(shè)置有機(jī)載GPS接收機(jī)和航攝數(shù)據(jù)采集單元，所述地面基準(zhǔn)站上設(shè)置有地面GPS接收機(jī)和用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)11，所述機(jī)載GPS接收機(jī)包括第一微控制器4和飛機(jī)GPS天線2，所述飛機(jī)GPS天線2與第一微控制器4之間接有飛機(jī)GPS芯片3，所述第一微控制器4接有飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器1，所述飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器1與計算機(jī)11通過通信接口連接；所述航攝數(shù)據(jù)采集單元包括用于采集測區(qū)影像信息的航攝相機(jī)6和用于存儲航攝相機(jī)6信息的存儲卡5，所述存儲卡5與計算機(jī)11通過通信接口連接；所述地面GPS接收機(jī)包括第二微控制器9和地面GPS天線7，所述地面GPS天線7和第二微控制器9之間接有地面GPS芯片8，所述第二微控制器9接有地面GPS數(shù)據(jù)存儲器10，所述地面GPS數(shù)據(jù)存儲器10與計算機(jī)11通過通信接口連接。

本實(shí)施例中，所述飛機(jī)GPS天線2和飛機(jī)GPS芯片3采用屏蔽線連接，所述地面GPS天線7和地面GPS芯片8采用屏蔽線連接。

采用屏蔽線連接可以有效屏蔽外界對導(dǎo)線中傳輸信號的干擾。

本實(shí)施例中，所述通信接口為USB接口。

具體實(shí)施時，將飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器1、飛機(jī)GPS天線2、飛機(jī)GPS芯片3、第一微控制器4、航攝相機(jī)6和存儲卡5都搭設(shè)在無人機(jī)上，通過航攝相機(jī)6采集測區(qū)影像信息，存儲卡5用于存儲測區(qū)影像信息，航攝相機(jī)6進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時依據(jù)相關(guān)的航測規(guī)范進(jìn)行影像采集，那么自由網(wǎng)情況下得到的飛行軌跡數(shù)據(jù)，攝站點(diǎn)坐標(biāo)的時間間隔是一定的。利用飛機(jī)GPS天線2和飛機(jī)GPS芯片3用于接收衛(wèi)星信號，并通過第一微控制器4將衛(wèi)星信號存儲在飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器1上，利用地面GPS天線7和地面GPS芯片8在地面上接收衛(wèi)星信號，并通過第二微控制器9將衛(wèi)星信號存儲在地面GPS數(shù)據(jù)存儲器10上，飛機(jī)GPS芯片3和地面GPS芯片8采集GPS數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)更新率均為10HZ。GPS數(shù)據(jù)采集和測區(qū)影像信息采集之間不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，完全獨(dú)立工作進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。計算機(jī)11調(diào)用地面GPS數(shù)據(jù)存儲器10、飛機(jī)GPS數(shù)據(jù)存儲器1和存儲卡5中的數(shù)據(jù)，計算機(jī)11對機(jī)載GPS數(shù)據(jù)和地面GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將地面站作為差分基準(zhǔn)站，將測得的機(jī)載GPS數(shù)據(jù)與已知的地面GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定誤差，得出準(zhǔn)確的改正值，以此GPS飛行軌跡，即為事后差分GPS的工作過程。計算機(jī)11對影像信息進(jìn)行空三處理，得到自由網(wǎng)情況下攝站點(diǎn)的坐標(biāo)，即自由網(wǎng)情況下飛行軌跡。在對兩條飛行進(jìn)行相似變換、空間直線參數(shù)提取，利用GPS飛行軌跡約束自由網(wǎng)下飛行軌跡，最終得到相應(yīng)的攝站點(diǎn)坐標(biāo)。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。