CN106931944A - 一种无人机实时三维地理测绘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机实时三维地理测绘系统，包括地面站交互系统，拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动，云台控制和高速数据传输通道，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据。本发明通过对待测区域的路径规划，实现了自动化的图像与位置信息的实时采集；进一步，通过实时传输系统，地面站可实时运算并构建三维地理信息图。

Description

一种无人机实时三维地理测绘系统

技术领域

本发明涉及一种无人机实时三维地理测绘系统。

背景技术

随着数字化城市建设、安防、森林防火等需求，需要通过航拍的方式构建三维地理信息图。无人机由于轻便灵活、编程能力强、环境要求低等优点，可以做到随时需要随时起飞。现有的三维地理信息绘制，需要专业的具备低空飞行资质的人员、飞机值飞，并通过复杂的录、摄像设备进行数据采集。

整个过程对人员要求，天气状况要求很高；而且由于较多的人机交互，不确定性因素较多，采集精度差，实时性差。

进一步，此种绘制方法往往需要先采集后处理的方式，对于某些特定场景、突发事件应对需要实时构建系统时，不能满足应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，基于无人机的维护简单，适用性强，强大的可编程特性，精确的数字处理能力等，提供一种无人机实时三维地理测绘系统。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种无人机实时三维地理测绘系统，包括地面站交互系统，拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动，云台控制和高速数据传输通道，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据。

根据上述所述的无人机实时三维地理测绘系统的方法，包括以下步骤：

步骤1）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤2）通过云台调节摄像头指向，进行拍照，获取地理测绘所需重合度的图片；

步骤3）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤4）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到地面站；

步骤5）地面站获取该信息后，根据三维重建算法，实时运算并在本地显示屏中显示；

步骤6）随着飞行区域的覆盖，地面站将实时重建出完整的三维地理信息。

本发明的有益效果:

本发明通过对待测区域的路径规划，实现了自动化的图像与位置信息的实时采集；进一步，通过实时传输系统，地面站可实时运算并构建三维地理信息图；具体表现在针对指定的区域，可选择不同的测绘模式，实现自主的飞行测绘；同时，借助数字图像传输系统，可实时将信息传递到地面控制系统；由地面系统根据采集的图像，GPS信息，高度信息等进行拟合，实时构建待测区域的三维信息。

附图说明

图1是本发明的模块示意图；

图2是本发明的无人机数据采集示意图；

图3是本发明的无人机测绘路径规划手动模式示意图；

图4是本发明的无人机测绘路径规划自动模式示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1所示，一种无人机实时三维地理测绘系统，包括地面站交互系统，拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动，云台控制和高速数据传输通道，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据。

速度、加速度传感器： 检测当前三维速度、加速度信息，用以完成姿态解析

角速度、加速度传感器： 检测当前三维角速度、加速度信息，用以完成姿态解析

GPS: 与卫星通信，获得当前地理位置信息，

电机驱动：驱动电机，完成位移或者姿态调整

云台控制，用来控制摄像头的转向，用以控制拍摄系统定向拍摄

地面站交互系统：用以与地面站无线通讯，实现任务的接收，飞行状态查询等低密度数据通讯

拍摄系统：用以在飞行过程中执行定点拍摄任务

高速数据传输通道：用以进行采集图像的实时回传地面站。

如图2所示，根据上述所述的无人机实时三维地理测绘系统的方法，包括以下步骤：

步骤1）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤2）通过云台调节摄像头指向，进行拍照，获取地理测绘所需重合度的图片；

步骤3）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤4）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到地面站；

步骤5）地面站获取该信息后，根据三维重建算法，实时运算并在本地显示屏中显示(此中，根据图片像素，采集高度等信息进行三维重建属于公开的算法，不在本发明中)；

步骤6）随着飞行区域的覆盖，地面站将实时重建出完整的三维地理信息。

如图3所示，一个典型的手动测绘模式：

在地面站控制台，可以基于平面地图选择飞行轨迹，飞行高度，拍照点，镜头指向等；完成配置后，将详细的任务信息通过地面站控制系统发送给无人机；无人机接收任务后，起飞并按照预设的路径进行测试。

如图4所示，一个改进型的自动测绘模式：

只需要在地面站上设定好测绘区域边缘信息（图中以规则方形示意），无人机自动进行路径规划，保障采集图片的重合度满足三维重建算法需求。此种模式对于区域广，时间紧急的飞行测绘模式极其适用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无人机实时三维地理测绘系统，其特征在于，包括地面站交互系统，拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动，云台控制和高速数据传输通道，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据。

2.根据权利要求1所述的无人机实时三维地理测绘系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤2）通过云台调节摄像头指向，进行拍照，获取地理测绘所需重合度的图片；

步骤3）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤4）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到地面站；

步骤5）地面站获取该信息后，根据三维重建算法，实时运算并在本地显示屏中显示；

步骤6）随着飞行区域的覆盖，地面站将实时重建出完整的三维地理信息。