一種無人飛行器遙感裝置及無人飛行器遙感方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空攝影測量與遙感技術(shù)，尤其涉及一種無人飛行器遙感裝置及無人飛行器遙感方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)以及航空攝影技術(shù)的持續(xù)高速發(fā)展，小區(qū)域規(guī)劃、工礦區(qū)域規(guī)劃、新城鎮(zhèn)建設(shè)、條帶形建設(shè)工程等各個行業(yè)領(lǐng)域越來越需要通過航空攝影進(jìn)行高效率、高精度的地理信息測繪，以進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃及合理的布局，使得地理信息在宏觀決策和日常生活中的作用日益顯著。
[0003]在航空攝影中，由于無人飛行器遙感裝置具有性價比高、起降靈活，適用環(huán)境條件寬等優(yōu)點(diǎn)，使得以無人飛行器遙感裝置為載體的地理信息測繪航拍云臺越來越多，即通過將航拍相機(jī)安裝在無人飛行器遙感裝置上，并將無人飛行器遙感裝置固定在旋翼飛行裝置上，組成地理信息測繪航拍系統(tǒng)以進(jìn)行地理信息測繪。
[0004]在地理信息測繪中，如果需要獲取高精度的地理信息，保障較高的航空攝影精度，需要在航空攝影過程中，使航拍相機(jī)保持始終垂直向下拍攝。也就是說，需要要求安裝有航拍相機(jī)的地理信息測繪航拍云臺(無人飛行器遙感裝置)保持勻速的水平運(yùn)動，這樣，能夠保持航拍影像質(zhì)量的一致性，便于后期進(jìn)行圖像處理以有效獲取地理信息。但現(xiàn)有的安裝有航拍相機(jī)的無人飛行器遙感裝置，由于受各種擾動的影響，地理信息測繪航拍云臺的運(yùn)動實(shí)際為一復(fù)雜的多模高階隨機(jī)運(yùn)動，使得無人飛行器遙感裝置飛行姿態(tài)多變，無法保障航拍相機(jī)始終垂直向下拍攝，導(dǎo)致遙感航拍影像成像質(zhì)量下降甚至退化，極大地影響了遙感成果的精度，使得航空攝影精度較低，應(yīng)用領(lǐng)域較窄；進(jìn)一步地，由于遙感技術(shù)主要面向大范圍的地理信息數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)有航空攝影測量與遙感裝置多采用高空飛機(jī)、輕小型飛機(jī)做為搭載平臺，而高空飛機(jī)和輕小型飛機(jī)對飛行條件要求較高，較難實(shí)現(xiàn)小范圍、小區(qū)域內(nèi)的低空高精度快速反應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)采集；而且，無人飛行器遙感裝置中的影像傳感器、高精度姿態(tài)傳感器等設(shè)備在使用時需要現(xiàn)場進(jìn)行組裝，使得地理信息數(shù)據(jù)采集效率較低，同時，在進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)采集時，重復(fù)進(jìn)行設(shè)備現(xiàn)場安裝也不利于抓住有利天氣，尤其在災(zāi)害應(yīng)急反應(yīng)中，將導(dǎo)致無法及時采集地理信息數(shù)據(jù)，且由于地理信息數(shù)據(jù)采集設(shè)備與飛行器之間的拆卸與安裝，使得姿態(tài)傳感器與影像傳感器之間也需要頻繁進(jìn)行拆裝，每次拆裝時都會使姿態(tài)傳感器與影像傳感器的安裝參數(shù)發(fā)生變化，因而，在安裝姿態(tài)傳感器與影像傳感器后，需要進(jìn)行安裝參數(shù)檢校，導(dǎo)致地理信息數(shù)據(jù)采集效率較低，并降低了航空攝影精度，最終導(dǎo)致使用價值降氐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人飛行器遙感裝置，及無人飛行器遙感方法，提升航空攝影精度與效率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人飛行器遙感裝置，包括:第一支撐軸承、第二支撐軸承、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、第一方位角調(diào)節(jié)單元、第二方位角調(diào)節(jié)單元、第三方位角調(diào)節(jié)單元以及方位角控制單元，其中，
[0008]第一方位角調(diào)節(jié)單元容置于地理信息測繪航拍云臺的旋翼飛行裝置設(shè)置的中空區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為中空，固定于第一支撐軸承中，所述第一支撐軸承容置在地理信息測繪航拍云臺的旋翼飛行裝置設(shè)置的第一軸承座中，所述第一方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第二軸承座以及第一從動齒條，所述第一從動齒條由與第一電機(jī)相連的第一主動齒輪驅(qū)動，以使所述第一方位角調(diào)節(jié)單元沿由第一支撐軸承形成的第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0009]第二方位角調(diào)節(jié)單元容置于所述第一方位角調(diào)節(jié)單元的中空區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為中空，固定于所述第二支撐軸承中，所述第二支撐軸承容置在所述第一方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置的第二軸承座中，所述第二方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第二從動齒條，所述第二從動齒條由與第二電機(jī)相連的第二主動齒輪驅(qū)動，以使所述第二方位角調(diào)節(jié)單元沿由第二支撐軸承形成的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0010]第三方位角調(diào)節(jié)單元固定在第二方位角調(diào)節(jié)單元上，安裝有航拍相機(jī)，所述第三方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第三從動齒條，所述第三從動齒條由與第三電機(jī)相連的第三主動齒輪驅(qū)動，以使所述航拍相機(jī)在所述第三方位角調(diào)節(jié)單元上，沿與第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0011]方位角控制單元，用于接收設(shè)置在所述航拍相機(jī)上的姿態(tài)傳感器感測的姿態(tài)信息，根據(jù)所述姿態(tài)信息分析出所述航拍相機(jī)分別沿所述第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸以及第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度信息，并分別與預(yù)先設(shè)置的無人飛行器遙感裝置各轉(zhuǎn)軸角度信息進(jìn)行比對，以確定所述航拍相機(jī)分別沿所述第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸以及第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動所需的調(diào)節(jié)角度信息，并通過所述第一電機(jī)、第二電機(jī)以及第三電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供的無人飛行器遙感裝置，第三方位角調(diào)節(jié)單元與地理信息測繪航拍云臺固連，姿態(tài)始終與地理信息測繪航拍云臺一致，第三方位角調(diào)節(jié)單元容置于第二方位角調(diào)節(jié)單元內(nèi)，第二方位角調(diào)節(jié)單元容置于第一方位角調(diào)節(jié)單元內(nèi)，并分別與對應(yīng)的電機(jī)固連，同時，將三軸的姿態(tài)信息傳遞給方位角控制單元，方位角控制單元經(jīng)過處理后，生成相應(yīng)的控制信號并傳遞給相應(yīng)的三個電機(jī)，三個電機(jī)按照控制信號對應(yīng)的角偏補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償糾正。這樣，第一方位角調(diào)節(jié)單元、第二方位角調(diào)節(jié)單元、第三方位角調(diào)節(jié)單元能夠有效感知地理信息測繪航拍云臺的運(yùn)動及方位變化，方位角控制單元依據(jù)姿態(tài)信息生成控制信號，采用電機(jī)依據(jù)控制信號直接進(jìn)行驅(qū)動，可以消除各種擾動的影響，能夠保障無人飛行器遙感裝置飛行姿態(tài)的穩(wěn)定，使得航拍相機(jī)能夠始終垂直向下拍攝，提升了遙感航拍影像成像質(zhì)量，提升了航空攝影精度。
[0013]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人飛行器遙感方法，包括:
[0014]將第一方位角調(diào)節(jié)單元容置于地理信息測繪航拍云臺的旋翼飛行裝置設(shè)置的中空區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為中空，固定于第一支撐軸承中，所述第一支撐軸承容置在地理信息測繪航拍云臺的旋翼飛行裝置設(shè)置的第一軸承座中，所述第一方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第二軸承座以及第一從動齒條，所述第一從動齒條由與第一電機(jī)相連的第一主動齒輪驅(qū)動，以使所述第一方位角調(diào)節(jié)單元沿由第一支撐軸承形成的第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0015]將第二方位角調(diào)節(jié)單元容置于所述第一方位角調(diào)節(jié)單元的中空區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為中空，固定于所述第二支撐軸承中，所述第二支撐軸承容置在所述第一方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置的第二軸承座中，所述第二方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第二從動齒條，所述第二從動齒條由與第二電機(jī)相連的第二主動齒輪驅(qū)動，以使所述第二方位角調(diào)節(jié)單元沿由第二支撐軸承形成的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0016]設(shè)置第三方位角調(diào)節(jié)單元固定在第二方位角調(diào)節(jié)單元上，安裝有航拍相機(jī)，所述第三方位角調(diào)節(jié)單元設(shè)置有第三從動齒條，所述第三從動齒條由與第三電機(jī)相連的第三主動齒輪驅(qū)動，以使所述航拍相機(jī)在所述第三方位角調(diào)節(jié)單元上，沿與第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；
[0017]接收設(shè)置在所述航拍相機(jī)上的姿態(tài)傳感器感測的姿態(tài)信息，根據(jù)所述姿態(tài)信息分析出所述航拍相機(jī)分別沿所述第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸以及第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度信息，并分別與預(yù)先設(shè)置的無人飛行器遙感裝置各轉(zhuǎn)軸角度信息進(jìn)行比對，以確定所述航拍相機(jī)分別沿所述第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸以及第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動所需的調(diào)節(jié)角度信息，并通過所述第一電機(jī)、第二電機(jī)以及第三電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供的無人飛行器遙感方法，第三方位角調(diào)節(jié)單元、第二方位角調(diào)節(jié)單元以及第一方位角調(diào)節(jié)單元分別將三軸的姿態(tài)信息傳遞給方位角控制單元，方位角控制單元經(jīng)過處理后，生成相應(yīng)的控制信號并傳遞給相應(yīng)的三個電機(jī)，三個電機(jī)按照控制信號對應(yīng)的角偏補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償糾正。這樣就可以實(shí)現(xiàn)通過第一方位角調(diào)節(jié)單元、第二方位角調(diào)節(jié)單元、第三方位角調(diào)節(jié)單元將感知的姿態(tài)信息輸出至方位角控制單元，方位角控制單元依據(jù)姿態(tài)信息生成控制信號輸出至相應(yīng)的電機(jī)，采用電機(jī)依據(jù)控制信號直接進(jìn)行驅(qū)動。這種做法可以消除各種擾動的影響，能夠保障無人飛行