CN106989727A - 一种基于无人机集群的分布式实时三维地理测绘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机集群分布式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。本发明在实时测绘基础上，针对宽广区域的测绘需求上，提出了基于无人机集群测绘模式，并结合分布式的地面站系统，进行并发的实时重建，大大缩短了时间；且通过对测绘区域的分割实现了无人机集群并发测绘；进一步，通过实时传输系统，分布式地面站可实时运算并构建大区域三维地理信息图。

Description

一种基于无人机集群的分布式实时三维地理测绘系统

技术领域

本发明涉及一种基于无人机集群分布式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；进一步地借助实时图像传输系统，地面站系统可实时接收图像，位置信息，动态构建地理信息图。

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；在某些特定场景下，需要快速对宽广区域进行三维地理重建，单个无人机的续航，拍摄能力，单个地面站的计算能力，也会限制无人机测绘的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种基于无人机集群分布式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：

一种基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统，包括无人机和地面站，所述无人机包括拍摄系统，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，所述地面站包括地面站交互系统，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与所述无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据；

各个模块的功能:

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。

进一步的，所述无人机和所述地面站的个数是一样的。

进一步的，所述无人机和所述地面站的个数为n，n≥2。

进一步的，所述无人机和所述地面站都与主服务器相连。

根据上述所述的基于无人机集群分布式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）在主服务器的平面地面上划定待测绘区域的边界；

步骤2）主服务器根据无人机集群配置，将待测区域切隔成四块区域，并计算出对应的边界信息；

步骤3）主服务器将各个区域的边界信息发送给对应的地面站主机；

步骤4）地面站主机通过“地面站交互系统”将任务上传给对应的无人机；

步骤5）无人机按照所分配任务的区域信息，规划自动测绘路径；

步骤6）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤7）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8）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤9）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到对应的地面站

步骤10）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11）随着飞行区域的覆盖，各地面站将实时重建出各自区域的三维地理信息；

步骤12）当所有的区域完成测绘后，待测绘区域的三维地理信息图也实时完成。

本发明的有益效果:

本发明在实时测绘基础上，针对宽广区域的测绘需求上，提出了基于无人机集群测绘模式，并结合分布式的地面站系统，进行并发的实时重建，大大缩短了时间；且通过对测绘区域的分割实现了无人机集群并发测绘；进一步，通过实时传输系统，分布式地面站可实时运算并构建大区域三维地理信息图。

附图说明

图1是本发明的模块示意图；

图2是本发明的实施例示意图。

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，一种基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统，包括无人机和地面站，所述无人机包括拍摄系统，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，所述地面站包括地面站交互系统，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与所述无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据。

进一步的，所述无人机和所述地面站的个数是一样的。

进一步的，所述无人机和所述地面站的个数为n，n≥2。

进一步的，所述无人机和所述地面站都与主服务器相连。

根据上述所述的基于无人机集群分布式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）在主服务器的平面地面上划定待测绘区域的边界；

步骤2）主服务器根据无人机集群配置，将待测区域切隔成四块区域，并计算出对应的边界信息；

步骤3）主服务器将各个区域的边界信息发送给对应的地面站主机；

步骤4）地面站主机通过“地面站交互系统”将任务上传给对应的无人机；

步骤5）无人机按照所分配任务的区域信息，规划自动测绘路径；

步骤6）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤7）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8）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤9）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到对应的地面站

步骤10）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11）随着飞行区域的覆盖，各地面站将实时重建出各自区域的三维地理信息；

步骤12）当所有的区域完成测绘后，待测绘区域的三维地理信息图也实时完成。

实施例1：

如图2所示：本套示例包含1个主服务器，4个无人机组成的集群，4个对应地面站主机。

1）在主服务器的平面地面上划定待测绘区域的边界；

2）主服务器根据无人机集群配置，将待测区域切隔成四块区域，并计算出对应的边界信息；

3）主服务器将1/2/3/4 区域的边界信息发送给对应的地面站主机A/B/C/D；

4）地面站主机通过“地面站交互系统”将任务上传给对应的无人机；

5）无人机按照所分配任务的区域信息，规划自动测绘路径；

6）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

7）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；

8）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

9）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到对应的地面站；

10）地面站(A/B/C/D)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；

11）随着飞行区域的覆盖，各地面站将实时重建出各自区域的三维地理信息；

12）当所有的区域完成测绘后，待测绘区域的三维地理信息图也实时完成。

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 (5)

1.一种基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统，其特征在于，包括无人机和地面站，所述无人机包括拍摄系统，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，所述地面站包括地面站交互系统，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与所述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所述的基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统的方法，其特征在于，所述无人机和所述地面站的个数是一样的。

3.根据权利要求1所述的基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统的方法，其特征在于，所述无人机和所述地面站的个数为n，n≥2。

4.根据权利要求1所述的基于无人机集群分布式实时三维地理测绘系统的方法，其特征在于，所述无人机和所述地面站都与主服务器相连。

5.根据权利要求1所述的基于无人机集群分布式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）在主服务器的平面地面上划定待测绘区域的边界；

步骤2）主服务器根据无人机集群配置，将待测区域切隔成四块区域，并计算出对应的边界信息；

步骤3）主服务器将各个区域的边界信息发送给对应的地面站主机；

步骤4）地面站主机通过“地面站交互系统”将任务上传给对应的无人机；

步骤5）无人机按照所分配任务的区域信息，规划自动测绘路径；

步骤6）无人机在测绘区域上空飞行，在规划的采集点悬停；

步骤7）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8）获取采集点的无人机GPS，高度信息；

步骤9）将图片数据以及地理信息通过高速数据传输通道传输到对应的地面站

步骤10）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11）随着飞行区域的覆盖，各地面站将实时重建出各自区域的三维地理信息；

步骤12）当所有的区域完成测绘后，待测绘区域的三维地理信息图也实时完成。