CN103235600A - 电动固定翼航模交通观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动固定翼航模交通观测装置，采用固定翼航空模型，该航模上装置包括：控制系统，包括遥控控制系统及飞控模块，使用时根据任务在目标区域直线、盘旋或扫描飞行；图像传输系统，包括摄像头、图像收发模块、视频采集卡，航模搭载摄像头拍摄交通流信息，通过图像收发模块传递给地面电脑，视频采集卡转换信号使图像显示在地面电脑上。本发明可低成本高质量地完成多种重航空交通观测的任务，减小其他调查方式如人工观测、高空气球观测所带来的误差，安全环保，稳定性高。

Description

电动固定翼航模交通观测装置

技术领域

本发明涉及用于辅助交通观测的航空摄影、无线数据传输、飞行控制的电子技术，具体涉及一种电动固定翼航模交通观测装置。

背景技术

航空观测法是指应用航空载体搭载摄像机等拍摄设备进行高空交通调查，是交通调查的最佳方法之一。相对于人工、地面摄影、雷达、气压管等地面调查方法有覆盖范围广、形象清晰、机动性强等诸多优势，有其独特的应用价值。

目前，公知的航空观测设备有载人直升机、高空气球、油动直升机航模。以上三种设备在进行航空交通观测时有其各自的明显缺点。载人直升机系统设备昂贵，执行观测任务需申请航线等，十分繁琐。高空气球系统执行任务繁琐，机动性较差，拍摄高度极其有限，气球表面积很大，极易受风干扰，难以稳定拍摄。油动直升机航模成本较高、结构复杂、养护麻烦、震动较大，拍摄抖动较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术成本高昂、稳定性差、受环境干扰严重等不足之处，提供一种电动固定翼航模航空交通观测装置，该系统不仅能能完成航空交通观测的任务，而且成本低廉、高度智能化、安全环保、稳定性高。

本发明采用的技术方案为：一种电动固定翼航模交通观测装置，采用固定翼航空模型，该航模上装置包括：

控制系统，包括遥控控制系统及飞控模块，使用时根据任务在目标区域直线、盘旋或扫描飞行；所述飞控模块集成GPS、气压计、加速度计，直接控制航模，通过数传模块与地面电脑实现通信，通过地面电脑软件对航模发送指令；所述遥控控制系统包括遥控器及接收机，在飞控自动控制或地面电脑出现问题时，通过遥控器切换成手动控制模式或自动返航；

图像传输系统，包括摄像头、图像收发模块、视频采集卡，航模搭载摄像头拍摄交通流信息，通过图像收发模块传递给地面电脑，视频采集卡转换信号使图像显示在地面电脑上；

移动存储模块，装置于航模上，用于直接存储摄像头拍摄的清晰视频；

可控云台，通过遥控器接收机所控制的舵机实现控制，装置于航模机腹处，用于安装摄像头并对摄像头实时控制。

作为优选，所述地面电脑为航模设定不同的飞行航线，除起飞降落外，航模实现全自动飞行功能。

作为优选，所述飞控模块将航模飞行过程中的各项参数记录并传回地面电脑进而显示在显示器上。

本发明航模在人工辅助下完成起飞，之后在GPS的引导及飞控模块的控制下，自主飞行至目标交通观测区域。地面站系统通过无线图传模块及航模云台上的摄像机实时监控航模的飞行状态。飞抵目标区域后，航模根据任务的需要进行直线、盘旋或扫描飞行。地面站调控云台改变摄像头的拍摄方向，使其拍摄目标区域交通状况。拍摄的视频通过无线图传模块实时传给地面站并存储于机载存储设备。飞行过程中地面站可通过数字传输模块及遥控控制模块实时控制航模的飞行状态。任务完成后航模将在飞行控制系统的指引下自动返航。提取航拍所获的视频或照片信息后，工作人员可对其进行后期分析处理。

有益效果：本发明可低成本高质量地完成多种重航空交通观测的任务，减小其他调查方式如人工观测、高空气球观测所带来的误差，安全环保，稳定性高。

附图说明

图1是本发明系统构成示意图；

图2是本发明系统数据传输框图；

图3是应用本装置对交通枢纽进行交通观测的示意图；

图4是应用本装置对道路进行交通观测的示意图；

图5是应用本装置对交通分布进行交通观测的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1和2所示：一种电动固定翼航模交通观测装置，包括

一高稳定高载荷固定翼航空模型（型号天行者1680），用遥控器及飞控模块5控制，使用时根据任务在目标区域直线、盘旋或扫描飞行。

飞控模块5(型号APM2.5)及地面站软件(MISSION PLANNER)，飞控模块5集成GPS3、气压计、加速度计等传感器，直接控制航模，通过数传模块(型号3DR）与地面电脑9实现通信。数传模块包括数传模块空中端4和数传模块地面端7。地面电脑9显示飞行过程中的速度、高度、线路等参数，通过地面电脑软件对航模发送指令可实时控制航模的飞行状况，包括设定航线、自动返航等。

遥控控制系统(型号FUTUBA10C)，包括遥控器10及接收机2，在飞控自动控制或地面站出现问题时，可通过遥控器10切换成手动控制模式或自动返航模式。

图像传输系统，包括摄像头、图像收发模块（型号罗美1.2G）、视频采集卡。图像收发模块包括图像发射模块1和图像接收模块8。航模搭载摄像头拍摄交通流信息，通过图像收发模块传递给地面电脑9，视频采集卡转换信号使图像显示在地面电脑9上。

一移动存储模块，装置于航模上，用于直接存储摄像头拍摄的清晰视频。通过调制后无线传输的视频清晰度会受到影响，录制未经调制的视频能保证其清晰度。

一可控云台6（ATG T2），通过遥控器接收机所控制的两个舵机实现控制，装置于航模机腹处，用于安装摄像头并对摄像头实时控制，飞行过程中，地面工作人员可以参照视频实时调控云台拍摄交通目标。

系统运行方式：

航模在人工辅助下完成起飞，之后在GPS的引导及飞控模块的控制下，自主飞行至目标交通观测区域。地面站系统通过无线图传模块及航模云台上的摄像机实时监控航模的飞行状态。飞抵目标区域后，航模根据任务的需要进行直线、盘旋或扫描飞行。地面站调控云台改变摄像头的拍摄方向，使其拍摄目标区域交通状况。拍摄的视频通过无线图传模块实时传给地面站并存储于机载存储设备。飞行过程中地面站可通过数字传输模块及遥控控制模块实时控制航模的飞行状态。任务完成后航模将在飞行控制系统的指引下自动返航。提取航拍所获的视频或照片信息后，工作人员可利用相关视频分析软件对其进行后期分析处理。

如图3所示，在对大型交通枢纽，立交等交通区域进行观测时，设定圆形航线，使航模绕枢纽中心水平盘旋，注意飞行时可能存在的拍摄中心偏移的现象，出现此问题及时通过地面站调整。可形象、具体地了解交叉口交通流组织形式、各种交通形式的衔接方式、机动车转弯特性、交通密度等信息。

如图4所示，在对道路及高速公路观测时，将航模的飞行路线设定为公路的行进方向，飞行高度设定在200米左右，用摄像机竖直向下拍摄视频，注意航模的飞行不要超出数传范围。可准确的获取车流密度，车头间距等信息。正常情况下，拍摄后通过对飞行速度及相对速度的测算，车速误差在10%以内。

如图5所示，在对停车分布进行调查时，设定飞行高度为300米，设定航线使其覆盖整个停车场范围，间隔时间对停车分布进行抽样调查。航线设定时注意确保相机能拍摄到整个观测区域。能短时间内拍摄8平方公里以内的停车信息，极大程度上节省人力物力，获得的数据包含停车的具体坐标，便于深入分析。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种电动固定翼航模交通观测装置，其特征在于：采用固定翼航空模型，该航模上装置包括：

控制系统，包括遥控控制系统及飞控模块，使用时根据任务在目标区域直线、盘旋或扫描飞行；所述飞控模块集成GPS、气压计、加速度计，直接控制航模，通过数传模块与地面电脑实现通信，通过地面电脑软件对航模发送指令；所述遥控控制系统包括遥控器及接收机，在飞控自动控制或地面电脑出现问题时，通过遥控器切换成手动控制模式或自动返航；

图像传输系统，包括摄像头、图像收发模块、视频采集卡，航模搭载摄像头拍摄交通流信息，通过图像收发模块传递给地面电脑，视频采集卡转换信号使图像显示在地面电脑上；

移动存储模块，装置于航模上，用于直接存储摄像头拍摄的清晰视频；

可控云台，通过遥控器接收机所控制的舵机实现控制，装置于航模机腹处，用于安装摄像头并对摄像头实时控制。

2.根据权利要求1所述的电动固定翼航模交通观测装置，其特征在于：所述地面电脑为航模设定不同的飞行航线，除起飞降落外，航模实现全自动飞行功能。

3.根据权利要求1所述的电动固定翼航模交通观测装置，其特征在于：所述飞控模块将航模飞行过程中的各项参数记录并传回地面电脑进而显示在显示器上。

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