基于無人直升機的航拍裝置及地面目標高度測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于無人直升機的航拍裝置，包括機體和測距儀，所述航拍裝置的地面控制處建立通信連接；所述機體內部設置保護箱，所述保護箱為透明玻璃腔體，所述保護箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設置旋轉測距儀，所述第二腔室中設置固定測距儀；所述旋轉測距儀的探測頭與水平面構成一夾角α，α≥45°，所述固定測距儀的探測頭垂直于水平面。采用本發明的無人直升機進行航拍測繪，成本低廉，且可以快速對地面目標高度進行大范圍測量；而且本發明設置了保護箱、減震裝置和緩沖結構，對航拍測距儀進行了全面的保護，提高了測距儀的使用周期，有利于降本增效。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無人機航拍領域，尤其是一種基于無人直升機的航拍裝置及地面物體 高度測量方法。 基于無人直升機的航拍裝置及地面目標高度測量方法
【背景技術】
[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。目前航拍技術已經被 應用到各個領域，對于不同的領域，拍攝所要求的效果也不盡相同。在航拍測繪領域，固定 翼無人機上安裝數碼攝像機飛行，通過保證重疊率的航拍和簡單的軟件拼圖，可以獲得一 個區域大致地貌的影像圖，方便快捷。但是，固定翼無人機一是起降會受到場地限制，二是 由于速度較快，只能盤旋監測，不能懸停，三是對轉彎半徑有一定要求，因此不適合進行小 范圍區域測繪航拍。
[0003] 現有技術中的解決辦法一是使航空器飛翔至各個目標點上空，然后采用激光或聲 波測距原理，逐個測出目標點的高度；二是采用三維激光掃描儀，大片地進行測繪。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。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種成本低廉、可以對地面目標進行大范圍快速 測量高度的基于無人直升機的航拍裝置及地面物體高度測量方法。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明涉及一種基于無人直升機的航拍裝置，包括機體和 測距儀， 所述航拍裝置與地面控制處建立通信連接；所述機體內部設置保護箱，所述保護箱 為透明玻璃腔體，所述保護箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設置旋轉測距 儀，所述第二腔室中設置固定測距儀；所述旋轉測距儀的探測頭與水平面構成一夾角α， α >45°，所述固定測距儀的探測頭垂直于水平面。
[0006] 保護箱的設置是為了防止測距儀受到風力或雨雪的影響。
[0007] 作為本發明的一種優選方案，ct =65°。
[0008] 作為本發明的一種優選方案，所述第一腔室上部設置驅動電機，所述旋轉測距儀 通過轉軸與所述驅動電機連接。旋轉測距儀在驅動電機的驅動下通過轉軸進行勻速旋轉， 從而可以測量出以航拍裝置為中心的圓周上任一點與航拍裝置的距離。
[0009] 作為本發明的一種優選方案，所述保護箱與機體之間設置減震裝置，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] 作為本發明的一種優選方案，所述旋轉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線一致。
[0011] 作為本發明的一種優選方案，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型結構。懸浮接頭的設置可以在無人直升機飛翔過 程中發生左右傾斜時，保持堅直狀態。
[0012] 作為本發明的一種優選方案，所述固定測距儀設置于所述固定框架內部。采用這 種設置可以使得固定測距儀在無人直升機飛翔過程中發生左右傾斜時，保持堅直狀態。
[0013] 作為本發明的一種優選方案，所述固定框架與第二腔室室壁之間設置緩沖結構， 所述緩沖結構為橡膠條。緩沖結構用來穩定固定框架，從而穩定固定測距儀。
[0014] 本發明同時提供一種基于所述的航拍裝置的地面目標高度測量方法，包括如下步 驟 1) 所述航拍裝置從地面某點開始逐漸堅直上升，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) 所述旋轉測距儀每隔相等的間隔時間發送一次測距信號，所述驅動電機的轉速由 大到小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅動電機的轉速維持恒 定； 3) 所述旋轉測距儀在驅動電機的驅動下連續旋轉，測量出航拍裝置自身與以其起飛點 為圓心、逐漸向外擴大的圓周上任一點目標的距離L并反饋給地面控制處； 4) 地面控制處經過計算得出目標高度M，計算公式為M=N-Lsina。
[0015] 作為本發明的一種優選方案，所述旋轉測距儀的轉速為2-5r/S，從而對于每個目 標的測量，測距儀有足夠的時間接收到返回信號。
[0016] 本發明的有益效果為：采用本發明的無人直升機進行航拍測繪，成本低廉，且可以 快速對地面目標高度進行大范圍測量；而且本發明設置了保護箱、減震裝置和緩沖結構，對 航拍測距儀進行了全面的保護，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為本發明中無人直升機航拍裝置的結構示意圖； 圖2為本發明航拍裝置連續測繪示意圖； 圖3為本發明地面目標高度測量方法的解說示意圖。
[0018] 附圖標記說明： 1 一機體、2-保護箱、3-旋轉測距儀、4 一固定測距儀、5-驅動電機、6-懸浮接頭、7- 固定框架、8-減震裝置、9一緩沖結構，A-地面目標。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖與【具體實施方式】，進一步闡明本發明，應理解下述【具體實施方式】僅 用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0020] 參見圖1，本發明涉及一種基于無人直升機的航拍裝置，包括機體1，機體內部設 置保護箱2和測距儀。保護箱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 中設置旋轉測距儀3,第二腔室中設置固定測距儀4。旋轉測距儀3和固定測距儀4可以是 聲波測距儀激光測距儀。
[0021] 第一腔室上部設置驅動電機5,所述旋轉測距儀3通過轉軸與所述驅動電機5連 接。旋轉測距儀3在驅動電機5的驅動下通過轉軸進行勻速旋轉，從而可以測量出以航拍 裝置為中心的圓周上任一點與航拍裝置的距離。連續測繪示意圖如圖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型結構。懸浮接頭6的設置可以在無人直升機飛翔過程中發生左右傾斜時，保 持堅直狀態。。固定測距儀4設置于所述固定框架7內部。采用這種設置可以使得固定測 距儀4在無人直升機飛翔過程中發生左右傾斜時，保持堅直狀態。
[0023] 所述旋轉測距儀3的探測頭與水平面構成一夾角α，α > 45°，所述固定測距儀 4的探測頭垂直于水平面。
[0024] 保護箱2與機體1之間設置減震裝置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置緩沖結構9,所述緩沖結構 9為橡膠條。緩沖結構9用來穩定固定框架，從而穩定固定測距儀。
[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 地面控制處進行計算。
[0026] 基于所述的航拍裝置的地面目標高度測量方法，包括如下步驟 5) 所述航拍裝置從地面某點開始逐漸堅直上升，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) 所述旋轉測距儀每隔相等的間隔時間發送一次測距信號，所述驅動電機的轉速由大 到小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅動電機的轉速維持恒定； 7) 所述旋轉測距儀在驅動電機的驅動下連續旋轉，測量出航拍裝置自身與以其起飛點 為圓心、逐漸向外擴大的圓周上任一點目標的距離L并反饋給地面控制處； 8) 地面控制處經過計算得出目標高度Μ，計算公式為M=N-Lsina。
[0027] 作為本發明的一種優選方案，所述旋轉測距儀的轉速為2_5r/s，從而對于每個目 標的測量，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動馬達2的轉速，以提高測量效率，則所述基準測距儀4、 目標點測距儀3可以采用激光測距儀，這樣，當測量距離范圍在萬米級別以內時，測量信號 往返只需小于3. 3X 10-5秒，這樣，目標點測距儀3相對于測量信號的往返而言，幾乎可以 認為是靜止的。
[0029] 本發明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括 由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1. 一種基于無人直升機的航拍裝置，包括機體和測距儀，所述航拍裝置與地面控制處 建立通信連接，其特征在于，所述機體內部設置保護箱，所述保護箱為透明玻璃腔體，所述 保護箱包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室中設置旋轉測距儀，所述第二腔室中設置 固定測距儀；所述旋轉測距儀的探測頭與水平面構成一夾角α，α >45°，所述固定測距 儀的探測頭垂直于水平面。
2. 按照權利要求1所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，α =65°。
3. 按照權利要求2所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，所述第一腔室上 部設置驅動電機，所述旋轉測距儀通過轉軸與所述驅動電機連接。
4. 按照權利要求3所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，所述保護箱與機 體之間設置減震裝置，所述減震裝置包括至少兩個。
5. 按照權利要求4所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，所述旋轉測距儀 和固定測距儀的探測頭位于同一水平線上。
6. 按照權利要求5所述的基于無人直升機的航拍裝置，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型結構。
7. 按照權利要求6所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，所述固定測距儀 設置于所述固定框架內部。
8. 按照權利要求7所述的基于無人直升機的航拍裝置，其特征在于，所述固定框架與 第二腔室室壁之間設置緩沖結構，所述緩沖結構為橡膠條。
9. 基于權利要求1至8任一項所述的航拍裝置的地面目標高度測量方法，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 ; 所述旋轉測距儀每隔相等的間隔時間發送一次測距信號，所述驅動電機的轉速由大到 小逐漸降低，直至可以接受到測距儀返回的信號為止，然后驅動電機的轉速維持恒定； 所述旋轉測距儀在驅動電機的驅動下連續旋轉，測量出航拍裝置自身與以其起飛點為 圓心、逐漸向外擴大的圓周上任一點目標的距離L并反饋給地面控制處； 地面控制處經過計算得出目標高度Μ，計算公式為M=N_Lsin α。
10. 按照權利要求9所述的航拍裝置的地面目標高度測量方法，其特征在于，所述旋轉 測距儀的轉速為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 優先權日:2014年6月16日
【發明者】吳惠英, 周彬, 陸軍, 沙敏, 趙雪鳳, 李亮 申請人:江蘇恒創軟件有限公司
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