RU2583851C2 - Unmanned mobile system - Google Patents

Unmanned mobile system Download PDF

Info

Publication number
RU2583851C2
RU2583851C2 RU2011145790/28A RU2011145790A RU2583851C2 RU 2583851 C2 RU2583851 C2 RU 2583851C2 RU 2011145790/28 A RU2011145790/28 A RU 2011145790/28A RU 2011145790 A RU2011145790 A RU 2011145790A RU 2583851 C2 RU2583851 C2 RU 2583851C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flight
control unit
unit
computer
survey
Prior art date
Application number
RU2011145790/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011145790A (en
Inventor
Александр Федорович Мольков
Original Assignee
Александр Федорович Мольков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Федорович Мольков filed Critical Александр Федорович Мольков
Priority to RU2011145790/28A priority Critical patent/RU2583851C2/en
Publication of RU2011145790A publication Critical patent/RU2011145790A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2583851C2 publication Critical patent/RU2583851C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

FIELD: computer engineering; optics.
SUBSTANCE: invention relates to aerospace survey, in particular for aerial photographic survey, geodetic, photogrammetric, cadastre and cartography. Routing is performed by entering geographical coordinates of area in on-board computer, calculating coordinates of survey points and shooting time interval, route assignment implementation is carried out with taking into account adjustment to external factors. Method includes information input unit, linked to ground computer, system additionally includes units connected with onboard computer, wherein memory unit for calculated coordinates, memory unit for flight correction, memory unit for recording data, flight program unit are included in data input system, correction unit is included in flight control system and is connected to engine control unit, altitude control unit, rotation control unit, survey interval control unit is included in camera control system.
EFFECT: broader functional capabilities.
1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области аэрокосмической съемки, в частности для проведения аэрофотосъемных геодезических, фотограмметрических, земельно-кадастровых и картографических работ. Оно предназначено для получения планов участков местности, цифровой аэрофотосъемки, фотограмметрической обработки и вывода информации на цифровые и твердые носители для конечных пользователей.The present invention relates to the field of aerospace photography, in particular for conducting aerial survey, geodetic, photogrammetric, land cadastral and cartographic works. It is intended for obtaining site plans, digital aerial photography, photogrammetric processing and output of information to digital and solid media for end users.

Учитывая особенности аэросъемочного полета, используемый для этих целей самолет должен отвечать ряду специальных требований:Given the features of aerial photography, the aircraft used for these purposes must meet a number of special requirements:

- обеспечивать устойчивый горизонтальный полет и разворот с одного курса на другой на высотах 250-5000 м, при этом иметь достаточный диапазон скоростей и необходимую дальность полета, обеспечивающую беспосадочное время работы не менее 2-4 часов.- to provide a stable horizontal flight and a turn from one course to another at altitudes of 250-5000 m, while having a sufficient speed range and the required flight range, providing non-stop operation time of at least 2-4 hours.

- обладать хорошей продольной и путевой устойчивостью, в режиме установившегося горизонтального полета углы крена, тангажа и рысканья не превышать ±1 градуса, а время для ввода и вывода самолета в вираж должно быть минимальным;- possess good longitudinal and track stability, in the steady horizontal flight mode, the angles of heel, pitch and yaw should not exceed ± 1 degree, and the time for entering and putting the aircraft into a turn should be minimal;

- быть оснащенным высокоточным навигационным оборудованием, позволяющим выполнять автоматизированный полет по заданному маршруту с высокой точностью в разных геомагнитных и широтных условиях;- be equipped with high-precision navigation equipment that allows you to perform automated flight along a given route with high accuracy in different geomagnetic and latitudinal conditions;

- иметь удобное, с хорошим обзором местности, место для штурмана, а также соответствующее место для установки аэрофотооборудования, работы бортинженера и хранения фотоматериала.- have a convenient, with a good overview of the terrain, place for the navigator, as well as an appropriate place for installing aerial equipment, flight engineer work and storage of photo material.

Очевидно, что предъявление тех или иных требований, а следовательно, использование того или иного носителя связано с масштабом съемки, с размером и расположением снимаемого района и требованиями к качеству аэрофотосъемочного материала.Obviously, the presentation of certain requirements, and consequently, the use of one or another medium, is associated with the scale of the survey, with the size and location of the area being shot, and with the quality requirements for aerial photography material.

В настоящее время для выполнения воздушного фотографирования применяют самолеты ТУ-134, АН-30, АН-2 и вертолеты К-26, МИ-8.Currently, TU-134, AN-30, AN-2 and K-26, MI-8 helicopters are used to perform aerial photography.

Аэрофотографирование земной поверхности с летательного аппарата, предусматривающего получение аэрофотоснимков для создания фотографических карт и планов, называют топографической аэрофотосъемкой. Оно выполняется на конкретном объекте, под которым понимают участок земной поверхности, подлежащий фотографированию. Границы объекта задаются номенклатурой топографических карт и совпадают с их рамками. Большие по площади объекты разбиваются на съемочные участки, подлежащие аэрофотосъемке за один-два вылета. Размеры наименьших съемочных участков зависят от масштаба создаваемой карты. Средняя длина съемочного участка (в км) определяется по формуле L=2m/1000, где m - знаменатель масштаба аэрофотосъемки. Наименьшие съемочные участки объединяются в один при условии, что размеры его не будут превышать средних размеров, а разность высот средних уровней, трапеций, входящих в участок, не превышать: для равнины 0,1Нф, для горной местности 0,2 Нф.Aerial photography of the earth’s surface from an aircraft, which provides for obtaining aerial photographs to create photographic maps and plans, is called topographic aerial photography. It is performed on a specific object, which is understood as a plot of the earth's surface to be photographed. The boundaries of the object are set by the nomenclature of topographic maps and coincide with their borders. Large objects are divided into shooting areas subject to aerial photography in one or two flights. The sizes of the smallest shooting areas depend on the scale of the map being created. The average length of the survey area (in km) is determined by the formula L = 2m / 1000, where m is the denominator of the aerial photography scale. The smallest survey areas are combined into one, provided that its dimensions do not exceed the average size, and the difference in the heights of the average levels, trapezoid included in the section, does not exceed: for the plain 0.1 Nf, for highlands 0.2 Nf.

Если фотографирование выполняется при среднем положении оптической оси аэрофотоаппарата, то такая аэрофотосъемка называется плановой.If photographing is performed at the middle position of the optical axis of the aerial camera, then such aerial photography is called planned.

Элементы, характеризующие геометрические условия съемки, называются параметрами плановой топографической аэрофотосъемки.Elements that characterize the geometric conditions of the survey are called the parameters of the planned topographic aerial photography.

Одним из основных параметров является перекрытие аэрофотоснимков, под которым понимают участки смежных снимков с изображением одного и того же участка местности, сфотографированного с разных точек. Различают продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков. Продольное перекрытие Р - перекрытие смежных аэрофотоснимков одного маршрута в направлении полета летательного аппарата. Поперечное перекрытие Р - перекрытие аэрофотоснимков двух смежных маршрутов в направлении, перпендикулярном к направлению полета.One of the main parameters is the overlap of aerial photographs, which means areas of adjacent images with the image of the same area, photographed from different points. Distinguish between longitudinal and transverse overlap of aerial photographs. Longitudinal overlap P - overlap of adjacent aerial photographs of one route in the direction of flight of the aircraft. Transverse overlap P - overlapping aerial photographs of two adjacent routes in a direction perpendicular to the direction of flight.

Для получения заданной величины перекрытий при выполнении аэрофотосъемки необходимо выдерживать соответствующий базис фотографирования.To obtain a given amount of overlap when performing aerial photography, it is necessary to maintain the appropriate basis for photographing.

Расстояние между двумя последовательными положениями носителя на одном маршруте в момент экспонирования называется продольным базисом фотографирования - Вф расстояние между двумя осями двух смежных маршрутов - поперечным базисом фотографирования - Ву.The distance between two successive carrier positions on the same route at the time of exposure is called longitudinal photographing basis - B = distance between axes of two adjacent routes - cross photographing basis - In y.

Аэросъемочные маршруты прокладываются таким образом, чтобы отклонение осей маршрутов от заданного положения на карте не превышало на снимках определенных величин, а продольное перекрытие должно лежать в некоторых пределах. Поперечное перекрытие рассчитывается в зависимости от масштаба фотографирования и рельефа и не должно отклоняться от заданного.Aerial survey routes are laid in such a way that the deviation of the route axes from a given position on the map does not exceed certain values in the images, and the longitudinal overlap must lie within certain limits. Cross overlap is calculated depending on the scale of photographing and relief and should not deviate from the set.

Элементы, характеризующие траекторию полета носителя относительно сторон света и уровенной поверхностью, называют навигационными элементами полета. К ним относят угловые величины, характеризующие направление полета, и линейные, определяющие траекторию полета носителя в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Одним из важных элементов, определяющих масштаб аэрофотоматериала, является высота полета. Под высотой полета понимают расстояние по вертикали от от уровня, взятого на начало отсчета до самолета. В зависимости от уровня начало отсчета в практике самолетовождения различают высоты полета: абсолютную истинную: относительную - Ни; барометрическую - Нб; фотографирования - Нф.Elements characterizing the flight path of the carrier relative to the cardinal points and level surface are called navigation flight elements. These include angular quantities that characterize the direction of flight, and linear ones that determine the path of the carrier in vertical and horizontal planes. One of the important elements determining the scale of aerial material is the flight altitude. By flight altitude, we mean the vertical distance from the level taken at the origin of the reference to the aircraft. Depending on the level, the reference point in the practice of aircraft navigation distinguishes flight altitudes: absolute true: relative - Nand; barometric - Nb; photographing - Nf.

Одним из основных требований к топографической аэрофотосъемке является получение аэрофотоснимков, покрывающих эту территорию без пропусков и разрывов. Это требование является определяющим при выборе траектории полета носителя.One of the main requirements for topographic aerial photography is to obtain aerial photographs covering this territory without gaps and gaps. This requirement is crucial when choosing the path of the carrier.

На аэрофотосъемочном маршруте самолет находится в режиме горизонтального, прямолинейного полета с выдерживанием постоянной скорости и высоты. Маневр носителя, связанный с переходом его с пройденного маршрута на очередной съемочный маршрут, называется заходом. Заход есть важный элемент траектории, так как от него зависит точность выхода носителя на ось очередного съемочного маршрута, а следовательно, и точность выдерживания поперечного перекрытия.On an aerial photography route, the aircraft is in a horizontal, straight flight mode with constant speed and altitude. A carrier’s maneuver associated with its transition from a covered route to another shooting route is called a call. The approach is an important element of the trajectory, since it determines the accuracy of the output of the medium on the axis of the next shooting route, and therefore the accuracy of maintaining the transverse overlap.

Применение спутниковых систем навигации в настоящее время является актуальным и перспективным направлением при выполнении аэросъемочных работ в различных отраслях народного хозяйства.The use of satellite navigation systems is currently a relevant and promising area for aerial survey work in various sectors of the economy.

Известен способ магнитометрической разведки с помощью поискового аппарата (см. патент РФ №2075097, G01V 3/16). Этот способ включает в процесс движения поискового аппарата по заданному маршруту измерение горизонтальной и вертикальной составляющей геомагнитного поля, причем в ходе этого осуществляют предварительную подготовку, в процессе которой фиксируют измерительные оси магнитометра относительно строительных осей аппарата.A known method of magnetometric reconnaissance using a search engine (see RF patent No. 2075097, G01V 3/16). This method includes in the process of moving the search apparatus along a given route measuring the horizontal and vertical components of the geomagnetic field, and during this, preliminary preparation is carried out, during which the measuring axes of the magnetometer are fixed relative to the building axes of the apparatus.

Известен способ магнитометрической разведки с помощью подвижного поискового аппарата (см. патент РФ №2075097, G01V 3/16), при котором осуществляют в процессе движения поискового аппарата по заданному маршруту измерение горизонтально и вертикальной составляющей геомагнитного поля. Недостатком его является низкая точность определения составляющих геомагнитного поля.A known method of magnetometric reconnaissance using a mobile search engine (see RF patent No. 2075097, G01V 3/16), in which the horizontal and vertical components of the geomagnetic field are measured during the movement of the search device along a given route. Its disadvantage is the low accuracy of determining the components of the geomagnetic field.

Из всех способов аналогичного назначения самым близким по технической сущности является тот, который известен как система ASCOT, принятый за прототип (см. газету «ARCREVIEW» 2002, №3), разработанная фирмой LH System для решения следующих задач:Of all the methods for a similar purpose, the closest in technical essence is the one known as the ASCOT system, adopted as a prototype (see the ARCREVIEW 2002 newspaper, No. 3), developed by LH System to solve the following problems:

1) Планирование съемки - выполняется в интерактивном режиме с использованием дигитайзера или мыши.1) Shooting planning - performed interactively using a digitizer or mouse.

Планирование может осуществляться в географической или локальной системе координат с возможностью редактирования блока, программа оперирует понятиями блока дочек линий и использует достаточно сложный алгоритм оптимального расчета покрытия линиями блока. Результат работы программы - подготовленный к исполнению в автоматическом режиме план полета.Planning can be carried out in a geographic or local coordinate system with the ability to edit a block, the program operates with the concepts of a block of line daughters and uses a rather complicated algorithm for optimal calculation of coverage by block lines. The result of the program is a flight plan prepared for automatic execution.

2) Выполнение полета. Производится по подготовленному плану. С контролем выполнения по внешним данным от GPS приемника и гироплатформы РАУЗО. Система полностью синхронизирована с камерой, навигационным приемником и гироплатформой для сбора навигационных во время съемки и аннотирования кадров (рис.4).2) Flight performance. It is made according to the prepared plan. With control of execution according to external data from a GPS receiver and a gyro platform RAUZO. The system is fully synchronized with the camera, navigation receiver and gyro platform for collecting navigation during shooting and annotating frames (Fig. 4).

В систему, кроме бортового компьютера промышленного компьютера, входят также специальный дисплей для пилота и терминал оператора (рис.5). Информация, отображаемая пилоту, существенно облегчает «заход» на съемку и контроль полета в рамках определенного коридора движения.In addition to the on-board computer of the industrial computer, the system also includes a special display for the pilot and the operator terminal (Fig. 5). The information displayed to the pilot greatly facilitates the "entry" to the shooting and flight control within a certain corridor of movement.

Оператор на терминале «видит» и контролирует в реальном масштабе и времени весь процесс аэросъемки, текущую траекторию полета, отклонения от программы работы, азимут, скорость и количество отснятых кадров и т.д.The operator at the terminal “sees” and controls in real time and time the whole aerial survey process, the current flight path, deviations from the program of work, azimuth, speed and number of frames shot, etc.

2) Анализ результатов может производиться сразу по нескольким полетам возможностями экспорта в графические форматы и дальнейшего использования в будущих съемках. Пользователь может проанализировать статистические параметры полета (вариации высоты, количества кадров, вариации масштаба съемки, вариации перекрытий и другие параметры).2) Analysis of the results can be carried out immediately on several flights with the possibility of exporting to graphic formats and further use in future shootings. The user can analyze the statistical parameters of the flight (variations in altitude, number of frames, variations in shooting scale, variations in ceilings and other parameters).

3) Указанный способ позволяет осуществлять аэрофотосъемку местности, однако обладает определенными недостатками. Полет обеспечивается на реальном самолете с участием летчика, штурмана и оператора. Для развертывания и подготовки комплекса к работе требуется около трех часов, что затрудняет возможность перемещения на новые площадки и снижает производительность труда. Роль человеческого фактора при заходе на точки съемки существенно влияет на точность выполнения съемки, что ухудшает качество изображения при позиционировании и наложения снимков. Кроме того, большой расход горючего на реальном самолете увеличивает стоимость производимой аэросъемки. Таким образом, в прототипе не обеспечивается технический результат, выраженный в повышении производительности труда и повышении качества при аэрофотосъемке.3) The specified method allows aerial photography of the area, however, it has certain disadvantages. The flight is provided on a real aircraft with the participation of a pilot, navigator and operator. It takes about three hours to deploy and prepare the complex for operation, which makes it difficult to move to new sites and reduces labor productivity. The role of the human factor when entering shooting points significantly affects the accuracy of shooting, which affects image quality when positioning and overlaying pictures. In addition, the high fuel consumption on a real aircraft increases the cost of the aerial survey. Thus, the prototype does not provide a technical result, expressed in increasing labor productivity and improving quality during aerial photography.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе аэрофотосъемки, состоящем в том, что прокладывают маршрут, выполняют полет, выходят на район съемки, реализуют маршрутное задание, производят съемку полученные данные фиксируют, производят их обработку, прокладку маршрута выполняют путем ввода географических координат местности в бортовую ЭВМ, рассчитывают координаты точек съемки и интервалы времени съемки, реализацию маршрутного задания производят с учетом корректировки внешних факторов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of aerial photography, which consists in laying the route, flying, going to the shooting area, realizing the route task, shooting the captured data, recording them, processing them, laying the route is done by entering the geographical coordinates of the area to the on-board computer, the coordinates of the survey points and the time intervals of the survey are calculated, the route task is implemented taking into account the adjustment of external factors.

Известно устройство дистанционного зондирования подпочвенных слоев почвы (см.патент РФ №2154845, G01V 3/15, G01V 3/17). Оно содержит последовательно включенные синхронизатор, передатчик, антенный коммутатор и антенную систему, причем в него дополнительно введены два дифференцирующих блока, три квадратора, нормирующий блок, два перемножителя и два блока извлечения квадратного корня. Известно устройство дистанционного зондирования подпочвенных слоев (см. свид №1,684.770,001, VG01V 3/1671989). Указанное устройство использует обычную модель радиолокационного сигнала и метод его обработки, основанные на интегральном преобразовании Фурье. Однако такой метод усредняет и сглаживает отраженный сигнал в окрестностях точек разрыва, которые несут информацию о начале и конце отклика от цели, позволяют раздельное наблюдение откликов от различных неоднородностей, находящихся в подпочвенных слоях почвы. Интервал в районе точки разрыва для сверхширокополосного (сверхкороткого) радиолокационного сигнала сравним с длительностью самого сигнала, что приводит к заметным ошибкам и к ухудшению разрешающей способности по глубине. Из всех устройств наиболее близким к предлагаемому изобретению является аэрофотосъемочный комплекс, предлагаемый фирмой LH System, принятый за прототип (см.газету «ARCREVIEW», 2002, №3). Он состоит из следующих составных частей: Аэрофотокамера - RC 30 с объективами - 15.4 UAG-S или 30.4 и Гиростабилизированной платформой - PAV 30 (система управления фотокамерой);A device is known for remote sensing of subsoil layers of the soil (see RF patent No. 2154845, G01V 3/15, G01V 3/17). It contains sequentially connected synchronizer, transmitter, antenna switch and antenna system, moreover, two differentiating blocks, three quadrators, a normalizing block, two multipliers and two square root extraction blocks are additionally introduced into it. A device for remote sensing of subsoil layers is known (see certificate No. 1,684.770,001, VG01V 3/1671989). The specified device uses the usual model of the radar signal and its processing method, based on the integral Fourier transform. However, this method averages and smooths the reflected signal in the vicinity of the discontinuity points, which carry information about the beginning and end of the response from the target, allowing separate observation of responses from various inhomogeneities located in the subsoil layers of the soil. The interval in the region of the discontinuity point for an ultra-wideband (ultrashort) radar signal is comparable to the duration of the signal itself, which leads to noticeable errors and to a deterioration in resolution in depth. Of all the devices closest to the proposed invention is the aerial photography complex offered by the company LH System, adopted as a prototype (see the newspaper "ARCREVIEW", 2002, No. 3). It consists of the following components: Aerial camera - RC 30 with lenses - 15.4 UAG-S or 30.4 and Gyrostabilized platform - PAV 30 (camera control system);

Система управления и контроля съемки - ASCOT с самолетной GPS Антенной (система управления полетом);Control and monitoring system - ASCOT with an airplane GPS antenna (flight control system);

Программное обеспечение пост-обработки данных - Flykin Suite+; Наземная опорная GPS станция (система наземного оборудования);Post-processing software - Flykin Suite +; Ground reference GPS station (ground equipment system);

Однако данное устройство обладает большими габаритами и массой и имеет стоимость свыше 1 миллиона долларов. Кроме того, его развертывание и подготовка к работе занимает около 3 часов, в то время как для подготовки к аэрофотосъемке комплекса по предлагаемому изобретению необходимо 30 минут, а стоимость его составляет около 10000 долларов.However, this device has large dimensions and weight and has a cost of over 1 million dollars. In addition, its deployment and preparation for work takes about 3 hours, while it takes 30 minutes to prepare for aerial photography of the complex according to the invention, and its cost is about $ 10,000.

Таким образом, в нем не обеспечивается технический результат, выраженный в снижении стоимости комплекса и уменьшении времени для его подготовки к работе.Thus, it does not provide a technical result, expressed in reducing the cost of the complex and reducing the time for its preparation for work.

Указанный технически результат достигается тем, что в известном комплексе для реализации способа аэрофотосъемки, содержащем передатчики GPS, систему наземного оборудования, связанную через систему ввода данных с бортовой ЭВМ, которая связана с системой управления полетом и системой управления фотокамерой, установленной на гироплатформу, в систему наземного оборудования введен блок ввода информации, связанный с наземной ЭВМ, кроме того, в комплекс дополнительно введены связанные с бортовой ЭВМ блоки, причем блок памяти расчетных координат, блок памяти программ коррекции полета, блок памяти данных съемки, блок памяти программ полета введены в систему ввода данных, блок корректировки введен в систему управления полетом и связан с блоком управления двигателем, блоком управления высотой, блоком управления поворотом, блоком управления высотой, блоком управления поворотом, блок управления интервалом съемки введен в систему управления фотокамерой и связан с фотокамерой.The technical result indicated is achieved by the fact that in the known complex for implementing the aerial photography method comprising GPS transmitters, a ground-based equipment system connected via an onboard computer data input system, which is connected to a flight control system and a camera control system mounted on a gyro platform, to a ground-based system equipment, an information input unit connected to the ground computer was introduced, in addition, the complex additionally connected to the onboard computer blocks, and the memory block of the calculated coordinates at, flight memory program memory block, shooting data memory block, flight program memory block are entered into the data input system, the correction block is entered into the flight control system and is connected to the engine control unit, altitude control unit, rotation control unit, altitude control unit, unit rotation control, the shooting interval control unit is introduced into the camera control system and connected to the camera.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было найдено способа и устройства, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с совокупностью существенных признаков способа и устройства по предлагаемому изобретению с обеспечением заявленного технического результата. Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение отвечает условию патентоспособности, так как представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым, обладающее изобретательским уровнем и промышленной применимостью.In the process of searching the sources of scientific, technical and patent information, no method and device were found, the combination of essential features of which would coincide with the combination of essential features of the method and device of the present invention with the claimed technical result. Thus, we can conclude that the invention meets the condition of patentability, as it is a technical solution to the problem, which is new, with an inventive step and industrial applicability.

На фиг.1 показана блок-схема комплекса для реализации способа аэрофотосъемки.Figure 1 shows a block diagram of a complex for implementing the method of aerial photography.

На фиг.2 показан пример конкретного исполнения блока коррекции.Figure 2 shows an example of a specific implementation of the correction unit.

На фиг.3 показан пример конкретного исполнения блока управления интервалом съемки.Figure 3 shows an example of a specific implementation of the control unit of the shooting interval.

Комплекс по предлагаемому изобретению имеет следующий состав. Он содержит систему систему А (наземного оборудования), систему Б (ввода данных), систему В (управления полетом), систему Г (систему управления фотокамерой), бортовую ЭВМ и передатчики GPS (спутниковой)навигации). Система А содержит наземную ЭВМ 20, с которой связаны передатчик GPS 13 через приемник, GPS 23, с наземной ЭВМ 20 связаны также блок 25 ввода информации, наземное приемопередающее устройство 24 и транспортно-пусковая установка 21.The complex according to the invention has the following composition. It contains system A (ground equipment), B (data entry) system, C (flight control) system, G (camera control system), on-board computers and GPS (satellite) navigation transmitters). System A comprises a ground computer 20, to which a GPS transmitter 13 is connected via a GPS receiver 23, and an information input unit 25, a ground transceiver 24 and a transport launcher 21 are also connected to the ground computer 20.

Система Б содержит связанные с бортовой ЭВМ 12 баровысотомер 22, блок 15 памяти расчетных координат, блок 16 памяти программ коррекции полета, блок 17 памяти данных съемки, блок 18 памяти программы полета, бортовое приемопередающее устройство 19, связанное с наземным приемопередающим устройством 24. С бортовой ЭВМ 12 связан также передатчик GPS 13 через приемник GPS 14 в составе системы Б. Система В содержит соответственно связанные с бортовой ЭВМ 12: двигатель 3 - через блок 6 управления двигателем, руль 4 поворота -через блок 7 управления поворотом, руль 5 высоты - через блок 8 управления высотой. Кроме того, с бортовой ЭВМ 12 связан блок 26 корректировки, выходы которого подключены соответственно, к блоку 6 управления двигателем, блоку 7 управления поворотом, блоку 8 управления высотой. Система Г содержит фотокамеру 1, установленную на гироплатформу 2. Фотокамера 1 соответственно, через блок 9 управления гироплатформой по координате X и блок 10 управления гироплатформой по координате У, связана с бортовой ЭВМ 12. От нее через блок 27 управления интервалом съемки идет сигнал на фотокамеру 1, от которой после съемки через блок 14 передачи изображения поступает сигнал для преобразования в бортовой ЭВМ 12, после чего данные фиксируются в блоке 17 памяти данных съемки. Комплекс по предлагаемому изобретению работает следующим образом. С помощью переносного наземного приемника GPS 23 измеряют четыре географические координаты участка местности (как указано на фиг.1) и вводят в наземную ЭВМ 20. В ней рассчитываются параметры программы полета летательного аппарата (ЛА);System B comprises a barometer 22 connected to the on-board computer 12, a calculated coordinate memory unit 15, a flight correction program memory unit 16, a shooting data memory unit 17, a flight program memory unit 18, an on-board transceiver 19 connected to a ground-based transceiver 24. The computer 12 is also connected to the GPS transmitter 13 through the GPS receiver 14 as part of system B. System B contains respectively associated with the on-board computer 12: engine 3 - through the engine control unit 6, the steering wheel 4 through the rotation control unit 7, the steering wheel 5 in cell - via height control unit 8. In addition, a correction unit 26 is connected to the on-board computer 12, the outputs of which are connected respectively to the engine control unit 6, the rotation control unit 7, and the height control unit 8. The system G comprises a camera 1 mounted on a gyro platform 2. Camera 1, respectively, through the gyro platform control unit 9 in the X coordinate and the gyro platform control unit 10 in the Y coordinate, is connected to the on-board computer 12. From it, a signal is sent to the camera through the shooting interval control unit 27 1, from which, after shooting, through the image transmitting unit 14, a signal is transmitted for conversion to the on-board computer 12, after which the data is recorded in the shooting data memory unit 17. The complex according to the invention works as follows. Using a portable ground-based GPS receiver 23, four geographic coordinates of the terrain are measured (as indicated in FIG. 1) and entered into the ground computer 20. The parameters of the flight program of the aircraft (LA) are calculated therein;

Координаты маршрута, координаты точек съемки, интервалы времени между спуском затвора фотокамеры 1. Через блок 25 (выполненный виде клавиатуры) вручную вводят формулу расчета полета, сформулированную на основе полетного задания. Там задают число маршрутов, число кадров на маршруте, расчетное полетное время, интервалы съемки. Эти данные с помощью наземного приемопередающего устройства 24 поступают через бортовое приемопередающее устройство 19 в бортовую ЭВМ 12, где преобразуются в двоичные коды координат и заносятся в блок 15 памяти расчетных координат. Аналогичным образом данные программы полета в бортовой ЭВМ 12 преобразуются в двоичные коды и фиксируются в блоке 18 памяти программы полета. На основании данных из блока 15 памяти расчетных координат и блока 18 памяти полета с помощью бортовой ЭВМ 12 происходит формирование кодов коррекции в блоке 16 памяти программ коррекции полета. Затем эти данные поступают в блок 26 корректировки системы В управления полетом. По командам наземной ЭВМ 20 запускается двигатель 3 и транспортно-пусковая установка 21 отправляет ЛА в полет. На основе данных баровысотомера 22 и бортового приемника GPS 14 определяют текущие координаты ЛА и производят изменение параметров полета с помощью блока 26 корректировки, воздействующего на блок 6 управления двигателем, блок 7 управления высотой, блок 8 управления полетом. По сигналам от бортовой ЭВМ 12 с помощью блока 9 идет управление гироплатформой 2 по координате X с помощью блока 10 - по координате У. Соответственно, через блок 27 управления интервалом съемки обеспечивают срабатывание затвора фотокамеры 1 в расчетных точках полета.The coordinates of the route, the coordinates of the shooting points, the time intervals between the shutter release of the camera 1. Through the block 25 (made in the form of a keyboard) manually enter the formula for calculating the flight, formulated on the basis of the flight task. They specify the number of routes, the number of frames on the route, estimated flight time, shooting intervals. These data using the ground-based transceiver 24 are transmitted through the on-board transceiver 19 to the on-board computer 12, where they are converted into binary coordinate codes and entered into the block 15 memory of the calculated coordinates. Similarly, the data of the flight program in the on-board computer 12 is converted into binary codes and recorded in block 18 of the memory of the flight program. Based on the data from the calculated coordinate memory unit 15 and the flight memory unit 18, on-board computer 12 generates correction codes in the memory unit 16 of the flight correction program. Then this data is supplied to the correction unit 26 of the flight control system B. At the commands of the ground computer 20, the engine 3 is started and the transport and launcher 21 sends the aircraft into flight. Based on the data of the barometric altimeter 22 and the on-board GPS receiver 14, the current coordinates of the aircraft are determined and the flight parameters are changed using the correction unit 26 acting on the engine control unit 6, the altitude control unit 7, and the flight control unit 8. The signals from the on-board computer 12 using the block 9 control the gyro platform 2 in the X coordinate using the block 10 in the Y coordinate. Accordingly, through the shooting interval control unit 27, the shutter of the camera 1 is activated at the calculated flight points.

От нее через блок 27 управления интервалом съемки идет сигнал на фотокамеру 1, от которой после съемки через блок 11 передачи изображения поступает сигнал для преобразования в бортовой ЭВМ 12, после чего данные фиксируются в блоке 17 памяти данных съемки. С этого блока после выполнения полета данные через бортовое приемопередающее устройство и наземное приемопередающее устройство 24 поступают на наземную ЭВМ20. В дальнейшем эти данные используются для создания ортофотоплана местности известными способами. Пример реализации данного комплекса показывает, что его стоимость составляет примерно 10000 долларов.A signal is transmitted from it through the shooting interval control unit 27 to the camera 1, from which, after being taken through the image transmission unit 11, a signal is received for conversion to the on-board computer 12, after which the data is recorded in the shooting data memory unit 17. From this unit, after the flight is completed, the data through the onboard transceiver and ground transceiver 24 comes to the ground computer 20. In the future, these data are used to create an orthomosaic of the area by known methods. An example of the implementation of this complex shows that its cost is approximately $ 10,000.

Способ по предлагаемому изобретению реализует следующим образом. Для применения комплекса для реализации аэрофотосъемки с использованием беспилотного ЛА должна быть сформулирована задача на его применение. Оно должно содержать формализованную координатную информацию и указание по графику работы для расчета комплекса.The method according to the invention implements as follows. To use the complex for the implementation of aerial photography using unmanned aerial vehicles, the task of its application should be formulated. It should contain formalized coordinate information and an indication of the work schedule for calculating the complex.

Состав формализованной координатной информации для постановки задачи на применение комплекса:The composition of the formalized coordinate information for the formulation of the problem for the use of the complex:

- координаты стартовой позиции комплекса;- coordinates of the starting position of the complex;

- высота полета беспилотного ЛА на маршруте к району картографирования и обратно;- flight altitude of an unmanned aircraft on the route to the mapping area and vice versa;

- высота съемки района картографирования;- shooting height of the mapping area;

- размеры и ориентация района картографирования;- the size and orientation of the mapping area;

- коэффициент перекрытия фотоснимков;- coefficient of overlap of photographs;

- формализованная координатная информация предназначена для ввода в бортовую ЭВМ беспилотного ЛА. Эта информация служит для автоматического вывода беспилотного ЛА в район картографирования автоматического построения галсов, и управление беспилотного ЛА и его цифровым фотоаппаратом в районе картографирования, а также для возвращения к месту старта.- formalized coordinate information is intended for input into an onboard computer unmanned aircraft. This information serves to automatically output an unmanned aerial vehicle to the mapping area of the automatic construction of tacks, and to control an unmanned aerial vehicle and its digital camera in the mapping area, as well as to return to the starting point.

Указания по графику работы должны содержать разрешенные времена начала и окончания полета беспилотного ЛА. Продолжительность разрешенного интервала должна быть достаточна для выполнения поставленной задачи. Оценку для потребного для выполнения задачи времени можно получить с помощью программно-математического обеспечения по формализованной координатной информации и ожидаемым скорости и направлению ветра.The instructions on the work schedule should contain the allowed start and end times for the unmanned aircraft. The duration of the allowed interval should be sufficient to complete the task. An estimate for the time required to complete the task can be obtained using mathematical software using formalized coordinate information and the expected wind speed and direction.

Требование к стартовой позиции.Start Position Requirement.

Стартовая позиция для применения комплекса должна отвечать следующим требованиям:The starting position for the use of the complex must meet the following requirements:

- наличие свободного пространства не менее 200 метров для разгона беспилотного ЛА после старта при соблюдении условий пуска беспилотного ЛА против ветра.- the presence of free space of at least 200 meters to disperse an unmanned aircraft after launch, subject to the conditions for launching an unmanned aircraft against the wind.

- наличие ровной свободной горизонтальной площадки. - the presence of an even free horizontal platform.

- Идеальными местами для размещения стартовой позиции являются придорожный луг или поле, свободное от посевов. В условиях средней полосы России проблемы с выбором места для стартовой позиции не возникают.- Ideal places to place the starting position are a roadside meadow or field free from crops. In the midland of Russia, problems with choosing a place for the starting position do not arise.

Развертывание комплексаComplex deployment

Развертывание комплекса проводят по прибытию комплекса на выбранную стартовую позицию. Развертывание комплекса считается завершенным, когда беспилотный ЛА готов к пуску. По практическим результатам время развертывания составляет примерно 30 минут.The deployment of the complex is carried out upon arrival of the complex to the selected starting position. Deployment of the complex is considered complete when the unmanned aircraft is ready to launch. According to practical results, the deployment time is approximately 30 minutes.

Съемка района картографированияMapping Area Survey

При подлете беспилотного ЛА к району картографирования бортовая ЭВМ беспилотного ЛА на расчетной высоте обеспечивает полное покрытие заданного района картографирования фотоснимками с заданным коэффициентом перекрытия.When an unmanned aircraft approaches the mapping area, the onboard computer of the unmanned aircraft at the calculated height provides full coverage of the specified mapping area with photographs with a given overlap coefficient.

Для полного покрытия заданного района картографирования развороты выносятся за пределы района. Благодаря высокоточной навигации и автоматическому управлению беспилотного ЛА обеспечивается сплошная фотосъемка заданного района с тщательностью, не достижимой для пилотируемого ЛА. Таким образом обеспечивается аэрофотосъемка, для получения плана местности в масштабе M1:500, что трудно реализуемо при использовании других комплексов и летательных аппаратов.To fully cover a given mapping area, turns are taken outside the area. Thanks to high-precision navigation and automatic control of unmanned aircraft, continuous shooting of a given area is ensured with a thoroughness not achievable for a manned aircraft. Thus, aerial photography is provided to obtain a terrain plan on a scale of M1: 500, which is difficult to implement when using other systems and aircraft.

Возвращение и посадка беспилотного ЛАReturn and landing unmanned aircraft

После выполнения фотосъемки заданного района бортовая ЭВМ переходит к управлению беспилотного ЛА с целью его возврата к точке старта.After taking a picture of a given area, the on-board computer proceeds to control the unmanned aircraft with the aim of returning to the starting point.

Управление на маршруте возврата полностью идентично управлению на маршруте к району картографирования. Отличие заключается только в том, что вместо координат точки съемки бортовая ЭВМ использует координаты места старта.Management on the return route is completely identical to management on the route to the mapping area. The only difference is that instead of the coordinates of the survey point, the on-board computer uses the coordinates of the launch site.

При приближении беспилотного ЛА к стартовой позиции комплекса бортовая ЭВМ выдает команды на снижение беспилотного ЛА и выводит его на глиссанду снижения и приземляет.When an unmanned aircraft approaches the starting position of the complex, the on-board computer issues commands to lower the unmanned aircraft and displays it on the descent glide plane and lands.

Свертывание комплексаComplex folding

Передача и использование первичной информации. Передачу первичной информации (отснятых цифровых фотоснимков и аннотируемой координатной информации) от беспилотного ЛА производят, как правило, в месте постоянной дислокации. Для передачи фотоснимков из запоминающего устройства беспилотного ЛА в ЭВМ используется универсальный последовательный интерфейс USB. При продолжительной работе комплекса и производстве большого числа полетов первичную информацию, доставляемую с беспилотного ЛА, сохраняют на съемных накопителях.Transfer and use of primary information. The transmission of primary information (captured digital photographs and annotated coordinate information) from an unmanned aerial vehicle is usually carried out at a place of permanent deployment. A universal serial USB interface is used to transfer photographs from the memory of an unmanned aerial vehicle to a computer. During long-term operation of the complex and the production of a large number of flights, the primary information delivered from an unmanned aerial vehicle is stored on removable drives.

Каждый цифровой фотоснимок, сделанный с беспилотного ЛА, аннотируется координатами точки съмки и вектором путевой скорости по GPS, а также ориентацией оптической оси относительно местной вертикали фотоаппарата по тангажу и крену.Each digital photograph taken from an unmanned aerial vehicle is annotated by the coordinates of the survey point and the GPS ground speed vector, as well as by the orientation of the optical axis relative to the camera’s local vertical in pitch and roll.

В качестве примеров конкретного исполнения можно указать следующее.As examples of specific performance, you can specify the following.

Фотоаппарат может быть использован фирмы Rolleimetric D30 (Германия). Летательный аппарат может быть типа дистанционно пилотируемого « Грант» фирмы «Новик» (Москва).The camera can be used by Rolleimetric D30 (Germany). The aircraft may be of the type remotely piloted by Grant of the Novik company (Moscow).

Для вновь вводимых блоков можно использовать комплектующие фирмы. Octagon System (США):For newly introduced blocks, you can use components of the company. Octagon System (USA):

- блок корректировки- adjustment block

- блок управления интервалом съемки- shooting interval control unit

- блок памяти расчетных координат - memory block of the calculated coordinates

- блок памяти данных съемки- shooting data memory block

- блок памяти программы коррекции полета- flight correction program memory unit

- блок памяти программ полета.- memory block flight programs.

Таким образом, как видно из описанного выше, именно совокупность существенных признаков способа по предлагаемому изобретению позволяет обеспечивать повышение производительности труда и повысить качество при аэрофотосъемке. Аналогично в процессе проведенных испытаний выяснилось, что совокупность существенных признаков устройства по предлагаемому изобретению обеспечивает снижение стоимости комплекса и уменьшение времени на его подготовку к работе. Кроме того, возможность использования в качестве летательного аппарата беспилотного летательного аппарата позволяет исключить субъективный фактор в полете, влияющий на точность захода на точки съемки, выполнение снимков и в дальнейшем на качество изображения и получаемый план местности.Thus, as can be seen from the above, it is the combination of essential features of the method according to the invention allows to increase labor productivity and improve quality during aerial photography. Similarly, in the course of the tests it turned out that the set of essential features of the device according to the invention provides a reduction in the cost of the complex and a decrease in the time for its preparation for work. In addition, the possibility of using an unmanned aerial vehicle as an aircraft makes it possible to exclude the subjective factor in flight, which affects the accuracy of approaching the shooting points, taking pictures, and further on the image quality and the resulting terrain plan.

Claims (1)

Беспилотный мобильный комплекс, содержащий передатчики GPS, систему наземного оборудования, связанную через систему ввода данных с бортовой ЭВМ, которая связана с системой управления полетом и системой управления фотокамерой, установленной на гироплатформу, отличающийся тем, что в систему наземного оборудования введен блок ввода информации, связанный с наземной ЭВМ, кроме того, в комплекс дополнительно введены связанные с бортовой ЭВМ блоки, причем блок памяти расчетных координат, блок памяти программ коррекции полета, блок памяти данных съемки, блок памяти программы полета введены в систему ввода данных, блок корректировки введен в систему управления полетом и связан с блоком управления двигателем, блоком управления высотой, блоком управления поворотом, блок управления интервалом съемки введен в систему управления фотокамерой и связан с фотокамерой. An unmanned mobile complex containing GPS transmitters, a ground-based equipment system, connected via an onboard computer data input system, which is connected to a flight control system and a camera control system mounted on a gyro platform, characterized in that an information input unit connected to the ground equipment system is connected with a ground computer, in addition, the complex additionally includes blocks connected to the onboard computer, moreover, the memory block of the calculated coordinates, the memory block of the flight correction programs, the data memory block x shooting, the flight program memory is entered into the data input system, the correction unit is entered into the flight control system and connected to the engine control unit, the altitude control unit, the rotation control unit, the shooting interval control unit is inserted into the camera control system and connected to the camera.
RU2011145790/28A 2011-11-11 2011-11-11 Unmanned mobile system RU2583851C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145790/28A RU2583851C2 (en) 2011-11-11 2011-11-11 Unmanned mobile system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145790/28A RU2583851C2 (en) 2011-11-11 2011-11-11 Unmanned mobile system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011145790A RU2011145790A (en) 2013-05-20
RU2583851C2 true RU2583851C2 (en) 2016-05-10

Family

ID=48788862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145790/28A RU2583851C2 (en) 2011-11-11 2011-11-11 Unmanned mobile system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583851C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2668319C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-28 Общество с ограниченной ответственностью "АгроДронГрупп" Method and system for processing zones of sowing agricultural crops based on monitoring data

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018120013A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Autel Robotics Europe Gmbh METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR TRANSMITTING TRAVEL INFORMATION, UNMANNED AIRCRAFT, GROUND STATION AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1739196A1 (en) * 1990-07-27 1992-06-07 Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им.Ф.Н.Красовского Method of determining spatial coordinate centers of aerial photograph projection
RU2189625C1 (en) * 2001-04-03 2002-09-20 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" Pilotless aircraft control system
RU123393U1 (en) * 2012-04-23 2012-12-27 Закрытое акционерное общество "Компания Безопасность" Unmanned aerial vehicle and aerial surveillance system for it
RU2484427C1 (en) * 2011-12-22 2013-06-10 Юрий Николаевич Жуков Method for cartographic display of two-dimensional distributions given in digital form

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1739196A1 (en) * 1990-07-27 1992-06-07 Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им.Ф.Н.Красовского Method of determining spatial coordinate centers of aerial photograph projection
RU2189625C1 (en) * 2001-04-03 2002-09-20 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" Pilotless aircraft control system
RU2484427C1 (en) * 2011-12-22 2013-06-10 Юрий Николаевич Жуков Method for cartographic display of two-dimensional distributions given in digital form
RU123393U1 (en) * 2012-04-23 2012-12-27 Закрытое акционерное общество "Компания Безопасность" Unmanned aerial vehicle and aerial surveillance system for it

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ArcReview 3 (22)| 2002 Обзор продукции компании LH Systems. Часть 1 (http://www.dataplus.ru/news/arcreview/detail.php?ID=2393&SECTION_ID=60/ обращение 11.09.2015). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2668319C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-28 Общество с ограниченной ответственностью "АгроДронГрупп" Method and system for processing zones of sowing agricultural crops based on monitoring data

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011145790A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stöcker et al. Quality assessment of combined IMU/GNSS data for direct georeferencing in the context of UAV-based mapping
Barry et al. Field accuracy test of RPAS photogrammetry
Ahmad et al. Digital aerial imagery of unmanned aerial vehicle for various applications
KR101160454B1 (en) Construction method of 3D Spatial Information using position controlling of UAV
Suziedelyte Visockiene et al. Unmanned aerial vehicles for photogrammetry: analysis of orthophoto images over the territory of Lithuania
BR112015001737B1 (en) METHOD FOR ACQUIRING AND PROCESSING GEOGRAPHICAL INFORMATION OF A TRAJECTORY.
US11531833B2 (en) Creating a ground control point file using an existing landmark shown in images
Raczynski Accuracy analysis of products obtained from UAV-borne photogrammetry influenced by various flight parameters
Daramola et al. Assessing the geometric accuracy of UAV-based orthophotos
Mantey Suitability of unmanned aerial vehicles for cadastral surveys
Gao et al. Research on the application of UAV remote sensing in geologic hazards investigation for oil and gas pipelines
CN102706331A (en) Correction method for aerial surveying and mapping images
RU2583851C2 (en) Unmanned mobile system
Siebert et al. Mobile 3D mapping for surveying earthwork using an unmanned aerial vehicle (UAV)
KR102262120B1 (en) Method of providing drone route
Kaub et al. Developing an autonomous unmanned aerial system to estimate field terrain corrections for gravity measurements
Ko A study on the improvement of working methods for cadastral survey using UAV
WO2017191623A1 (en) System and method for precise determination of a remote geo-location in real time
CN111473773A (en) Method for measuring cadastral features by applying unmanned aerial vehicle aerial photography to ratio of 1:500
BALOTĂ et al. Advanced uav lidar system for geospatial data collection
KR102642117B1 (en) Method for setting 3-dimension flight path of unmanned aerial vehicle
Eyoh et al. Comparative analysis of UAV photogrammetry and total station traversing on route survey
CHIFAN et al. UAV PHOTOGRAMMETRY IMPLEMENTATION TO ENHANCE LAND SURVEYING IN CADASTER
Anuar et al. Effect Unmanned Aerial Vehicle (UAV) for Topography Mapping at FKAAB
Thiyab The Use of Unmanned Aircraft in Aerial Photography in Engineering Geodesy