本實用新型涉及無人機航拍領域，具體的說，是一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)。

背景技術：

航拍又稱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，此圖即為空照圖。航拍的攝像機可以由攝影師控制，也可以自動拍攝或遠程控制。航拍所用的平臺包括航空模型、飛機、直升機、熱氣球、小型飛船、火箭、風箏、降落傘等。航拍圖能夠清晰的表現(xiàn)地理形態(tài)，因此除了作為攝影藝術之外，也被運用于軍事、交通建設、水利工程、生態(tài)研究、城市規(guī)劃等方面。現(xiàn)實運用中考慮到拍攝成本和可行性問題，普遍采用成本最低，技術要求最簡單，最容易實現(xiàn)的無人機進行拍攝，但是由于無人機的智能化還完善，拍攝的照片或者視頻往往都不能將需要拍攝的目標進行清晰完整的呈現(xiàn)，不能將鏡頭始終對準被拍攝物體。

為了解決這一技術問題，中國實用新型專利公布號CN 103047971 A公開了“一種經(jīng)濟型機載傾斜數(shù)碼航空攝影系統(tǒng)”，該系統(tǒng)通過在無人機上安裝一個鏡頭支架，并在支架的前、后、左、右均安裝一定傾角的攝影單元且在中部安裝一個垂直的攝影單元，各個攝影單元通過單獨的CCD工作相機與控制器連接進行工作，該實用新型通過增設攝影單元可以實現(xiàn)多角度的拍攝，拍攝覆蓋范圍更廣，克服了傳統(tǒng)航拍影響立面數(shù)據(jù)缺乏，拍攝覆蓋面狹窄的問題，但是通過增加多個攝影單元的方式擴大攝影范圍也會帶來如下弊端：其一，設備的成本會相應增加，設備重量會增加，重量的增加對無人機的運載能力要求也會相應提高，造成小微型無人機無法進行拍攝。其二，由于采用多攝影單元，多角度的拍攝，這樣會造成大面積的拍攝影像脫離拍攝目標，造成拍攝影像的報廢，同時，部分角度拍攝的目標容易造成影像不全，無法獲取清晰完整的目標影像。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)，用于解決背景技術中所述的現(xiàn)有無人機航拍無法精準對準拍攝目標，導致拍攝影像不完整的問題。

本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)，包括安裝在無人機上的拍攝執(zhí)行終端、安裝在地面目標上的信息采集終端和用戶控制終端；所述信息采集終端包括第一單片機，所述第一單片機輸入端分別連接第一GPS定位模塊和第一氣壓高度計，所述第一單片機輸出端連接數(shù)據(jù)發(fā)射模塊；所述拍攝執(zhí)行終端包括三軸航拍云臺，所述三軸航拍云臺連接第二單片機輸出端，所述第二單片機輸入端分別連接第一陀螺儀、電子羅盤、第二GPS定位模塊、第二氣壓高度計和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊分別與數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和用戶控制終端通信連接。

優(yōu)選地，所述用戶控制終端包括輸入單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和顯示單元，所述數(shù)據(jù)傳輸單元分別連接輸入單元和顯示單元，所述數(shù)據(jù)傳輸單元與所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通信連接。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊基于2.4G無線模塊技術分別與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)傳輸單元通信連接。2.4G無線模塊（英文：2.4Ghz RF transceiver / receiver module）工作在全球免申請ISM頻道2400M-2483M范圍內(nèi)，實現(xiàn)開機自動掃頻功能，共有50個工作信道，可以同時供50個用戶在同一場合同時工作，無需使用者人工協(xié)調(diào)、配置信道，通信范圍為0-600米，最高速率250kbps完全能夠滿足無人機拍攝所需的通信條件。

優(yōu)選地，所述拍攝執(zhí)行終端還包括空速管和壓力傳感器，所述空速管與壓力傳感器連接，所述壓力傳感器與所述第二單片機連接。所述壓力傳感器將檢測到的空速管中的壓力差轉化為電信號發(fā)送至第二單片機，所述第二單片機將來自于壓力傳感器中的電信號進行處理并轉化為數(shù)字信號輸出，并通過所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至用戶控制終端的數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)字信號發(fā)送到顯示單元進行顯示。

優(yōu)選地，所述三軸航拍云臺包括內(nèi)置第二陀螺儀的防抖鏡頭，所述防抖鏡頭連接有存儲裝置；所述第二陀螺儀用于穩(wěn)定防抖鏡頭，使防抖鏡頭在拍攝過程中能夠獲取更為高清的成像畫面，所述存儲裝置可以為包括存儲卡、U盤在內(nèi)的便攜式存儲裝置。

優(yōu)選地，所述拍攝執(zhí)行終端還包括飛行記錄儀，所述飛行記錄儀與第二單片機連接，用于記錄包括無人機在飛行過程中的飛行高度、速度、方位、軌跡在內(nèi)的信息，所述飛行記錄儀可以拆卸并與PC連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和分析。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

（1）本實用新型通過GPS定位和氣壓高度計的配合使用采集數(shù)據(jù)，利用單片機進行數(shù)據(jù)處理，達到了信息采集終端與拍攝執(zhí)行終端的三維模型的建立，使安裝在無人機上的拍攝執(zhí)行終端上的三軸航拍云臺始終對準信息采集終端所在的拍攝目標，解決了現(xiàn)有無人機容易丟失拍攝目標，不能完全對準目標進行拍攝，導致拍攝的影像不完整的問題。

（2）由于本實用新型在拍攝執(zhí)行終端上安裝有第一陀螺儀，使得拍攝執(zhí)行終端對來自無人機的振動進行了過濾，為三軸航拍云臺創(chuàng)造了良好的拍攝環(huán)境，進一步地，在防抖鏡頭中安裝有第二陀螺儀進一步的提高了防抖鏡頭拍攝的影像清晰度。

（3）通過在用戶控制終端中增設了顯示單元，用戶在操作無人機的同時可以對無人機的飛行狀態(tài)、方位、位置信息進行查看，方便用戶對無人機的把控和操作，提高了拍攝的可靠性和效率。

附圖說明

圖1為本實用新型信息采集終端的結構框圖；

圖2為本實用新型拍攝執(zhí)行終端的結構框圖；

圖3為本實用新型用戶控制終端的結構框圖；

圖4為本實用新型拍攝工作原理的流程示意圖；

其中1-信息采集終端；11-數(shù)據(jù)發(fā)射模塊；12-第一單片機；13-第一GPS定位模塊；14-第一氣壓高度計；2-拍攝執(zhí)行終端；21-數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；22-第二單片機；23-第一陀螺儀；24-電子羅盤；25-第二GPS定位模塊；26-第二氣壓高度計；27-三軸航拍云臺；271-防抖鏡頭；272-存儲裝置；28-壓力傳感器；29-空速管；30-飛行記錄儀；3-用戶控制終端；31-數(shù)據(jù)傳輸單元；311-輸入單元；312-顯示單元。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)，包括安裝在無人機上的拍攝執(zhí)行終端2、安裝在地面目標上的信息采集終端1和用戶控制終端3；所述信息采集終端1包括第一單片機12，所述第一單片機12輸入端分別連接第一GPS定位模塊13和第一氣壓高度計14，所述第一單片機12輸出端連接數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11；所述拍攝執(zhí)行終端2包括三軸航拍云臺27，所述三軸航拍云臺27連接第二單片機22輸出端，所述第二單片機22輸入端分別連接第一陀螺儀23、電子羅盤24、第二GPS定位模塊25、第二氣壓高度計26和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21分別與數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11和用戶控制終端3通信連接。

工作原理：

開啟信息采集終端1、拍攝執(zhí)行終端2和用戶控制終端3，并將信息采集終端1放置于需要拍攝的目標區(qū)域，將拍攝執(zhí)行終端2固定安裝到執(zhí)行無人機的下部，遙控無人機升空。第一GPS定位模塊13將采集的信息采集終端1所在的經(jīng)緯度信息和第一氣壓高度計14將采集的信息采集終端1所在的高度信息發(fā)送至第一單片機12，第一單片機12將信息進行處理，并形成信息采集終端1所在的位置信息通過數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11發(fā)送至數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述收發(fā)模塊21將信息采集終端1所在的位置信息（即拍攝目標位置信息）發(fā)送至第二單片機22；所述第二單片機22將來自于第二GPS定位模塊25采集的拍攝執(zhí)行終端2所在的經(jīng)緯度信息和第二氣壓高度計26將采集的拍攝執(zhí)行終端2所在的高度信息處理形成拍攝執(zhí)行終端2的位置信息（即無人機位置信息），所述第二單片機22將信息采集終端1所在的位置信息（即拍攝目標位置信息）與拍攝執(zhí)行終端2的位置信息（即無人機位置信息）進行對比和邏輯運算，得出無人機位置與拍攝目標位置的三維關系，同時計算得出在該時刻無人機位置相對于拍攝目標位置的俯仰角；同時，電子羅盤24將無人機飛行的方位信息實時傳送給所述第二單片機22，所述第二單片機22根據(jù)無人機飛行方位的改變實時調(diào)整俯仰角的角度值，并將該時刻的俯仰角角度值形成指令發(fā)送至三軸航拍云臺27，所述三軸航拍云臺27按照第二單片機22發(fā)出的指令實時調(diào)整防抖鏡頭271的俯仰角度，從而實現(xiàn)防抖鏡頭271始終對準拍攝目標進行自動或者手動拍攝。自動拍攝可以通過預設在第二單片機22中的拍攝規(guī)則實現(xiàn)拍攝，手動拍攝則是通過用戶控制終端3進行手動操作拍攝，從而解決了現(xiàn)有無人機在拍攝過程中不容易獲取比較完整的目標影像，拍攝量大，造成不必要的浪費，甚至丟失目標的問題。

實施例2：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)，為了進一步提高拍攝的效率和準確性，在實施例1的基礎上，所述用戶控制終端3包括輸入單元311、數(shù)據(jù)傳輸單元31和顯示單元312，所述數(shù)據(jù)傳輸單元31分別連接輸入單元311和顯示單元312，所述數(shù)據(jù)傳輸單元31與所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21通信連接。

為了使本實用新型數(shù)據(jù)傳輸更為高效可靠，本實施例中所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11通過2.4G無線模塊技術分別與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21和數(shù)據(jù)傳輸單元31通信連接。

工作原理：

在實施例1的工作原理的基礎上，所述用戶控制終端3中的輸入單元311用于編輯輸入拍攝、停止拍攝、自動拍攝的命令，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元31發(fā)送到數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21將指令直接發(fā)送到三軸航拍云臺27，并由防抖鏡頭271執(zhí)行拍攝、停止拍攝、自動拍攝。所述顯示單元312用于顯示來自于數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21的所有信息，包括：無人機方位信息、無人機經(jīng)緯度信息、無人機海拔高度信息、拍攝目標經(jīng)緯度信息和拍攝目標海拔高度信息。

實施例3：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機影像追蹤系統(tǒng)，為了更進一步增加本實用新型的拍攝效果和用戶對無人機的狀態(tài)把控，在上述任意一個實施例的基礎上，所述拍攝執(zhí)行終端2還包括空速管29和壓力傳感器28，所述空速管29與壓力傳感器28連接，所述壓力傳感器28與所述第二單片機22連接。所述壓力傳感器28將檢測到的空速管29中的壓力差轉化為電信號發(fā)送至第二單片機22，所述第二單片機22將來自于壓力傳感器28中的電信號進行處理并轉化為數(shù)字信號輸出，并通過所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21發(fā)送至用戶控制終端3的數(shù)據(jù)傳輸單元31，數(shù)據(jù)傳輸單元31將數(shù)字信號發(fā)送到顯示單元312進行顯示。

進一步地，所述三軸航拍云臺2包括內(nèi)置第二陀螺儀的防抖鏡頭271，所述防抖鏡頭271連接有存儲裝置272；所述第二陀螺儀用于穩(wěn)定防抖鏡頭271，使防抖鏡頭271在拍攝過程中能夠獲取更為高清的成像畫面，所述儲裝置272用于存儲所述防抖鏡頭271拍攝的照片或者視頻，本實施例中所述存儲裝置272為存儲卡，所述存儲卡中的文件可用于PC機直接讀取。

為了更進一步的了解無人機的飛行狀態(tài)，以便進一步的為提高拍攝效果和效率進行分析，所述拍攝執(zhí)行終端2還包括飛行記錄儀30，所述飛行記錄儀30與第二單片機22連接，用于記錄包括無人機在飛行過程中的飛行高度、速度、方位、軌跡在內(nèi)的信息，所述飛行記錄儀30可以拆卸并與PC連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和分析。PC電腦可以直接讀取所述飛行記錄儀30中記錄的數(shù)據(jù)，并可將數(shù)據(jù)轉化為可視圖像進行分析。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。