CN105425236A - 一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种成本低的基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，包括遥控手柄和多轴飞行器，所述多轴飞行器上设有飞行器主控芯片，所述飞行器主控芯片连接有陀螺仪传感器、大气压力传感器、加速度传感器、GPS模块、Flash存储器、锂电池、遥控通信接收模块和BLDC电调控制模块；所述陀螺仪传感器为三个，分别测量多轴飞行器在x、y、z轴上的角速度；所述遥控手柄通过遥控通信接收模块与飞行器主控芯片连接；所述BLDC电调控制模块与无刷直流电机相连。本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，使用多轴飞行器搭载合成孔径雷达，在预定的区域飞行，通过合成孔径雷达的工作获取地形测绘全息图片数据，多轴飞行器的飞行成本相比于飞机和发射卫星的成本很低。
Description
技术领域
本发明涉及一种，尤其是一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置。
背景技术
机载SAR或星载SAR干涉成像技术出现以来，主要用在军事和地质遥感方面，其中多为国家层面的行为和军事上的应用。例如我国三峡电站工程地质情况测绘和大的洪灾后的灾情监测。
机载SAR是由飞机搭载合成孔径雷达，由飞行员驾驶飞机从需要测绘的地区飞过，通过合成孔径雷达的工作获取地形测绘数据。
星载SAR是由卫星搭载合成孔径雷达，在卫星经过的预定轨道的区域内飞过时，通过合成孔径雷达的工作获取地形测绘数据。
现有的机载SAR和星载SAR对于一些民用或商用工程项目的限制：
(1)飞机飞行成本和卫星发射成本高，不适用小区域的工程项目地形测绘数据的获取；
(2)机载SAR和星载SAR强调的是稳定和可靠性，对成本考虑较少，不适用于大规模的商业应用；
(3)飞机和卫星飞行高度高，要求SAR装置功率大，这就造成SAR装置体积较大；
(4)机载SAR和星载SAR由于其产品的定位限制了其在商业和民用领域中的应用。
另外一种工程项目地形测绘的技术手段主要采用测绘仪器，例如水准仪、经纬仪、全站仪进行人工地形测绘，此项工作需要花费大量的人工在工程项目的现场进行测量和图纸绘制工作。
发明内容
本发明提供了一种成本低的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置。
实现本发明目的的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，包括遥控手柄和多轴飞行器，所述多轴飞行器上设有飞行器主控芯片，所述飞行器主控芯片连接有陀螺仪传感器、大气压力传感器、加速度传感器、GPS模块、Flash存储器、锂电池、遥控通信接收模块和BLDC电调控制模块；
所述陀螺仪传感器为三个，分别测量多轴飞行器在x、y、z轴上的角速度；
所述遥控手柄通过遥控通信接收模块与飞行器主控芯片连接；所述BLDC电调控制模块与无刷直流电机相连。
所述锂电池通过电池管理模块与飞行器主控芯片连接。
本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置的有益效果如下：
本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，使用多轴飞行器搭载合成孔径雷达，在预定的区域飞行，通过合成孔径雷达的工作获取地形测绘全息图片数据，多轴飞行器的飞行成本相比于飞机和发射卫星的成本很低。
本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，使用多轴飞行器进行测绘飞行时，只需将需要测绘的区域范围的经纬度数据输入，多轴飞行器就会根据GPS模块的定位的经纬度数据按照指定的范围进行测绘飞行，测绘完成后飞回降落到起飞地点，操作人员只需呆在原地等待测绘飞行完成，对多轴飞行器进行回收，减少人工地形测绘工作量。此装置适合于工程项目建设过程的商用和民用地形测绘；因为多轴飞行器的飞行运行成本低，此发明装置也可以用在地面光伏电站等工程项目上的运行维护上，通过此装置获得整个项目场址全息图片，从而获得整个项目上运行管理的图片数据；可检查偏远山区光伏电站场址的地质变形情况，是否有山体滑坡，泥石流的危险。
附图说明
图1为本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，包括遥控手柄和多轴飞行器，所述多轴飞行器上设有飞行器主控芯片，所述飞行器主控芯片连接有陀螺仪传感器、大气压力传感器、加速度传感器、GPS模块、Flash存储器、锂电池、遥控通信接收模块和BLDC电调控制模块；
所述陀螺仪传感器为三个，分别测量多轴飞行器在x、y、z轴上的角速度；
所述遥控手柄通过遥控通信接收模块与飞行器主控芯片连接；所述BLDC电调控制模块与无刷直流电机相连。
所述锂电池通过电池管理模块与飞行器主控芯片连接。
陀螺仪传感器：用于测量多轴飞行器在x轴、y轴和z轴上的角速度，多轴飞行器采用3个陀螺仪传感器分别测量飞行器在x、y、z轴上的角速度，用于控制各旋翼转速，从而稳定飞行器的飞行。
加速度传感器：加速度传感器用于测量多轴飞行器的真实倾角，并为多轴飞行器飞行姿态调整控制提供支持。
遥控通信接收模块：用于接收遥控手柄发送的无线指令，可以使用遥控手柄控制多轴飞行器的各种飞行动作。多轴飞行器有2种飞行控制模式，遥控控制模式和自动飞行测绘模式。多轴飞行器启动飞行时，会通过GPS模块记录下启动飞行时的经纬度坐标，并将数据存储起来。操作人员与飞行器距离近，飞行器的无线模块可以接收到遥控手柄发送的飞行控制指令，飞行器按照遥控手柄发送的指令动作进行飞行。一旦多轴飞行器飞出遥控手柄的控制范围，即进入到自动测绘飞行控制模式，即飞行器按照预设的测量区域范围进行飞行，测绘飞行完成后，飞行器按照起飞时测量的经纬度位置飞回到起飞时的位置降落，操作人员只需站在原地就可以收回多轴飞行器。
大气压力传感器：用于测量飞行器位置的大气压力，由测量出的大气压力可以推算出飞行器的飞行高度。检测到的飞行高度，实际上是飞行器实际的海拔高度。在一些高原地区进行飞行测绘时，需要调整飞行器的飞行海拔高度。
GPS模块：用于测量多轴飞行器位置的经、纬度、海拔高度、飞行速度和实时时间。例如在预定的区域自动飞行测绘时，可以用经纬度坐标划出预定测绘区域的范围，这样在测绘飞行时，多轴飞行器一边飞行测绘一边检测飞行器自身所处的位置。到达测绘区域的边界就停止测绘。
flash存储器：用于存储飞行数据和测绘地形自动控制参数数据。例如测绘区域经纬度的范围数据和测绘飞行过程中的飞行路径数据。
BLDC电调控制模块：无刷直流电机(BLDC)的驱动控制模块，是通过I2C总线接收主控芯片发送的指令，用以控制无刷直流电机的转向和转速。BLDC电调控制模块采用跳线设置模块的器件地址，主控芯片发送的指令格式为器件地址、转向数据和转速数据。多轴飞行器上的电调控制模块都挂接在同一条I2C总线上，电调控制模块都会收到主控芯片发送的指令，只有器件地址和指令中地址相同的电调控制模块才会按照指令中转向和转速进行控制调整，并将检测到的无刷直流电机的状态数据通过I2C总线回传给主控芯片。
飞行器主控芯片：是飞行器的控制核心芯片，上电启动后，通过各传感器检测，检测飞行器的飞行状态，发送指令控制各轴上无刷直流电机的转向和转速，控制飞行器的飞行。
遥控手柄：操作人员通过遥控手柄可以控制飞行器的各种飞行动作，遥控手柄通过无线通信与多轴飞行器的遥控通信接收模块进行数据通信，通过无线通信向多轴飞行器发送各种飞行动作指令数据。
电源管理模块：管理锂电池的充放电运行状态并向电路板上各功能模块供电，检测锂电池电量状态并向飞行器主控芯片传输数据。例如测绘飞行过程中，电源管理模块检测到锂电池剩余电量不能完成测绘飞行，造成飞行器不能飞回到起飞点或遥控手柄无线通讯距离的范围，电源管理模块会先关闭合成孔径雷达这个耗电量大的功能模块的工作，保证飞行器的回收。若锂电池剩余电量不能维持到飞行器飞回到起飞点或遥控手柄无线通讯距离的范围，主控芯片会控制多轴飞行器主动降落，关闭多轴上无刷直流电机的工作，节省锂电池的电量，定时通过无线接收模块与遥控手柄进行通信，将多轴飞行器降落位置的经纬度数据发送到遥控手柄上，操作人员可以通过遥控手柄找到多轴飞行器。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，其特征在于：包括遥控手柄和多轴飞行器，所述多轴飞行器上设有飞行器主控芯片，所述飞行器主控芯片连接有陀螺仪传感器、大气压力传感器、加速度传感器、GPS模块、Flash存储器、锂电池、遥控通信接收模块和BLDC电调控制模块；
所述陀螺仪传感器为三个，分别测量多轴飞行器在x、y、z轴上的角速度；
所述遥控手柄通过遥控通信接收模块与飞行器主控芯片连接；所述BLDC电调控制模块与无刷直流电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于合成孔径雷达成像的自动地形测绘装置，其特征在于：所述锂电池通过电池管理模块与飞行器主控芯片连接。
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Cited By (2)
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| CN107346950A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-11-14 | 广州亿航智能技术有限公司 | 飞行器电机控制方法、装置及系统 |
| CN109031301A (zh) * | 2018-09-26 | 2018-12-18 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 基于PSInSAR技术的山区地形形变提取方法 |
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