CN107702692B - 一种基于agv矩阵的无人机组测绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，主要是以测绘无人机组为一个AGV矩阵，所述中心无人机控制辅助无人机在设定的AGV矩阵内进行多次测绘；所述中心无人机通过主控制器将整合得到的测绘数据传输到远程客户端，所述测绘无人机组多次测量整合后得到整个测绘地图。本发明是将整个测量范围AGV矩阵设定成以中心无人机为中心点的坐标系，再将坐标系按照四个辅助无人机分成四个坐标块；然后通过主控制机构的计算模块将每隔10厘米设置为转点，建立一个虚拟坐标矩阵；辅助无人机通过中心无人机以及人为操作制作成的虚拟坐标矩阵进行定义每一组的地标值以及行、列来进行分别测绘；有效提高了测绘的效率。

Description

一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法

技术领域

本发明属于航空测绘技术领域，具体涉及一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法。

背景技术

随着社会智能化、自动化的快速发展，各个行业发生了翻天覆地的变化，尤其是测绘工程行业。现在，除了测绘工程一些必要的人为测绘，其他测绘步骤逐渐转换成以载有三点激光测距的无人机、车辆等仪器为主进行测绘工作。但无人机、车辆只以一点为中心，对障碍物进行激光测绘难免有一定的误差，同时在大比例尺地图测绘上有着很明显的误差。

随着国内科技的发展，对于自动化实现各种运输、探测、导航等需求日益增加；AGV的出现成为了必然趋势。AGV技术可以根据监控系统下达的命令，按照预先设计的程序，通过激光、电磁、视觉等导航方式确定位置，沿着既定的路线实现自动行驶或者停靠的机器系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，以测绘无人机组为一个AGV矩阵，所述中心无人机控制辅助无人机在AGV矩阵区域内进行测绘；所述测绘无人机组多次测绘整合得到整个测绘地图；本发明每次的测绘面积较大，提高了测绘效率。

本发明主要通过以下技术方案实现：以测绘无人机组为一个AGV矩阵对指定区域进行测绘；所述测绘无人机组通过无线通讯将测绘数据传输到远程客户端整合得到测绘地图；所述测绘无人机组包括两个或两个以上用于同时测绘的辅助无人机。

所述测绘无人机组包括中心无人机和分别设置在中心无人机四个方位上的四个辅助无人机；所述中心无人机包括机架、主控制机构和对应四个辅助无人机设置的四个响应控制机构；所述中心无人机的机架沿其基体四个方位延伸出四个飞行臂，所述飞行臂的自由端的顶部设置有旋转机翼，且飞行臂底部连接辅助无人机。

所述AGV矩阵是以中心无人机为中心点的坐标系，再将坐标系对应四个辅助无人机分成四个坐标块。所述AGV矩阵技术是指以一个中心无人机作为一个测绘区域定点，多个小型的辅助无人机进行大区域范围测绘；测绘区域是以该区域的长宽、障碍物、花台等地物组成；通过小型的辅助无人机上的定位传感器和辅控制器进行定位，测量辅助无人机与中心无人机的距离、角度，从而得出数据并通过辅控制器反馈到主控制器中，所述主控制器将各个点的数据储存、整合后传输到远程客户端，所述数据可以通过绘图软件直接进行数据点连接从而测量出一个测绘区域的各项数据，得到测绘地图。

所述无人机组的测绘方法主要包括以下步骤：

步骤A，所述中心无人机搭载四个辅助无人机运行到指定区域指定高度后，所述中心无人机释放四个辅助无人机，所述辅助无人机自动调整高度，开始测绘；

步骤B，所述四个辅助无人机分别按照设定程序在指定方位的AGV矩阵区域内进行测绘，并将测绘数据无线传输到主控制机构，所述主控制机构通过无线通讯将测绘数据传入远程客户端；

步骤C，所述测绘无人机组对测试区域多次测量，所述远程客户端整合每个区域测绘数据得到测绘地图。所述数据整合的方法为现有技术，故不再赘述。

所述定位传感器包括用于测量辅助无人机相对中心无人机行走距离的位移传感器、用于测量辅助无人机与中心无人机角度信息的角度传感器、用于测量辅助无人机到地面距离的第一距离传感器、用于测量辅助无人机水平方向距离的第二距离传感器。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤B主要包括以下步骤：

步骤B1，所述辅助无人机通过测绘传感器检测到在横向的感应扇形区域60°时，若横向测试距离不大于10cm时，所述辅助无人机悬停在该点进行测量得到定位信息；

步骤B2，所述中心无人机通过主控制机构进行接收、计算、存储定位信息，所述主控制机构通过无线通讯将测绘信息传输到远处客户端；

步骤B3，所述中心无人机向辅助无人机输送指令继续测量。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A中辅助无人机被释放之后，所述辅助无人机在距离起始地面50厘米的位置开始测绘；在测绘过程中测绘飞机组保存平行飞行，当辅助无人机检测到距离地面不是50厘米时，则辅助无人机通过测绘传感器进行定位测量，并将辅助无人机到中心无人机的角度α和距离S；所述定位测量的数据、角度α和距离S传输到主控制机构。

所述辅助无人机距离地面的高度超过50±15厘米时，则辅助无人机进行定位测量并标注辅助无人机与中心无人机的角度α和距离S，此处便是测绘高度改变点；所述定位测量的数据、角度α和距离S传输到主控制机构。有效避免地面上杂物的影响。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述辅助无人机的坐标通过如下公式计算：

X＝Scosα，Y＝Ssinα

所述S为定位传感器测量的辅助无人机到中心无人机的距离，所述α为定位传感器测量的辅助无人机与中心无人机连线的水平角度。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述主控制机构的计算模块将其每隔10厘米设置为转点。

将整个测量范围AGV矩阵设定成以中心无人机为中心点的坐标系，再将坐标系按照四个辅助无人机分成四个坐标块；然后通过计算模块将其每隔10厘米设置为转点，建立一个虚拟坐标矩阵；辅助无人机通过中心无人机以及人为操作制作成的虚拟坐标矩阵进行定义每一组的地标值以及行、列来进行分别测绘。

例如，将辅助无人机分别标注为A辅助无人机、B辅助无人机、C辅助无人机、D辅助无人机。其中A辅助无人机的矩阵为：

所述A辅助无人机一共16个矩阵要素，将A11再分为一个4X4矩阵的地标值，然后设立在中心无人机的计算模块上的虚拟坐标系，通过虚拟坐标系来向A机在中心无人机上的响应控制器发出测量轨迹的信息，例如A11的4X4矩阵如下：

所述A辅助无人机的辅控制器的设定按照字母顺序进行测量工作；其他矩阵要素的计算方式同A11，故不再赘述。所述B辅助无人机、C辅助无人机、D辅助无人机的测试原理与A辅助无人机相同，故不再赘述。

本发明的有益效果：

(1)所述测绘无人机组形成AGV矩阵，有效提高单次测绘面积，提高了测绘效率；

(2)所述辅助无人机距离地面的高度超过50±15厘米时，则辅助无人机进行定位测绘并标注辅助无人机与中心无人机的角度α和距离S，此处便是测绘高度改变点；所述定位测量的数据、角度α和距离S传输到主控制器；所述测绘方法实现有效监测地面高度变化；

(3)所述辅助无人机横向的感应扇形区域60°时，若横向测试距离不大于10cm时，所述辅助无人机悬停在该点进行测绘得到定位信息；所述辅助无人机实现有效监测障碍物。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的流程图；

图3为实施例3的流程图；

图4为测绘飞机组的结构示意图。

图中：1-中心无人机、2-辅助无人机、3-飞行臂、4-旋转机翼、5-斜向螺旋桨。

具体实施方式

实施例1：

一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，以测绘无人机组作为一个AGV矩阵，通过测绘无人机组的多次测量得到整合得到测绘地图；所述中心无人机1控制辅助无人机2在设定的AGV矩阵内进行多次测绘；所述中心无人机1通过主控制器将整合得到的测绘数据传输到远程客户端；

如图4所示，所述测绘飞机组包括一个中心无人机1、四个辅助无人机2、远程客户端；所述中心无人机1包括机架、主控制机构和对应四个辅助无人机2设置的四个响应控制机构；所述中心无人机1的机架沿其基体四个方位延伸出四个飞行臂3，所述飞行臂3的自由端设置有旋转机翼4，且飞行臂3的自由端的底部设置有电磁铁，所述辅助无人机2的顶部对应设置有磁铁块；所述飞行臂3通过电磁铁与辅助无人机2的磁铁块固定连接，所述中心无人机1的四个飞行臂3上分别搭载一个辅助无人机2；

所述辅助无人机2的机身为钻头式机构，且辅助无人机2的机翼为斜向螺旋桨5；所述辅助无人机2上设置有辅控制机构和定位传感器；所述辅控制机构包括辅控制器和GPS模块，所述定位传感器包括分别设置在辅助无人机2侧面和底部的红外测距传感器、角度传感器；所述辅控制器分别电性连接GPS模块、红外测距传感器、角度传感器；所述辅控制器通过GPS模块将数据传输到响应控制器；

如图1所示，所述主控制机构包括主控制器、存储模块、计算模块和主GPS模块，所述响应控制机构包括响应控制器和响应GPS模块；所述主控制器通过GPS模块与远程客户端连接；所述响应控制器与主控制器电性连接，且响应控制器通过响应GPS模块与辅控制器电性连接；所述主控制器分别电性连接存储模块、计算模块和主GPS模块，所述响应控制器电性连接响应GPS模块。

如图2所示，一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，首先是测试飞机组飞行到指定区域，所述中心无人机1自动释放辅助无人机2，所述辅助无人机2在起始地点调整飞行高度为50cm，然后所述辅助无人机2保持平行飞行，在测绘区域进行测绘；当辅助无人机2 通过定位传感器检测得到垂直到达地面的高度不等于50cm时，即表明测绘区域的高度发生变化，则辅助无人机2悬停在该测量点，且辅助无人机2通过定位传感器测量定位信息，并测量辅助无人机2到中心无人机1的距离和辅助无人机2与中心无人机1连线的水平角度；所述测量数据输入到主控制器，所述主控制器通过计算模块将该数据整合后传输到远程客户端；当辅助无人机2的侧面的距离≦10cm时，表明辅助无人机2遇到障碍物，则辅助无人机2悬停在此处进行测绘，并将数据传输到主控制器进行整合，所述主控制器将整合后的数据传输到远程客户端；所述测绘无人机组多次测绘整合得到测绘地图。

本发明中测绘无人机组结构简单，定位传感器灵敏度高，可以实现无人机测绘；本发明中以测绘无人机组作为一个AGV矩阵，通过多次测量后整合数据得到测绘地图，有效提高测绘效率和精确度。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进一步的进行优化，所述计算模块将其每隔10厘米设置为转点。本发明是将整个测量范围AGV矩阵设定成以中心无人机1为中心点的坐标系，再将坐标系按照四个辅助无人机2分成四个坐标块；然后通过计算模块将其每隔10厘米设置为转点，建立一个虚拟坐标矩阵；辅助无人机2通过中心无人机1以及人为操作制作成的虚拟坐标矩阵进行定义每一组的地标值以及行、列来进行分别测绘。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例1或2的基础上进一步优化，如图3所示，在测绘区域进行测绘；当辅助无人机2通过定位传感器检测得到垂直到达地面的高度不等于50±15cm时，即表明测绘区域的高度发生变化，则辅助无人机2悬停在该测量点，且辅助无人机2通过定位传感器测量定位信息，并测量辅助无人机2到中心无人机1的距离和辅助无人机2与中心无人机1连线的水平角度。所述距离地面的高度范围增加，有效去除了地面杂物的干扰，提高测绘质量。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，以测绘无人机组为一个AGV矩阵对指定区域进行测绘；所述测绘无人机组通过无线通讯将测绘数据传输到远程客户端整合得到测绘地图；所述测绘无人机组包括两个或两个以上用于同时测绘的辅助无人机(2)；

所述测绘无人机组包括中心无人机(1)和分别设置在中心无人机(1)四个方位上的四个辅助无人机(2)；所述中心无人机(1)包括机架、主控制机构和对应四个辅助无人机(2)设置的四个响应控制机构；所述中心无人机(1)的机架沿其基体四个方位延伸出四个飞行臂(3)，所述飞行臂(3)的自由端的顶部设置有旋转机翼(4)，且飞行臂(3)底部连接辅助无人机(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，所述AGV矩阵是以中心无人机(1)为中心点的坐标系，再将坐标系对应四个辅助无人机(2)分成四个坐标块。

3.根据权利要求2所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤A，所述中心无人机(1)搭载四个辅助无人机(2)运行到指定区域指定高度后，所述中心无人机(1)释放四个辅助无人机(2)，所述辅助无人机(2)自动调整高度，开始测绘；

步骤B，所述四个辅助无人机(2)分别按照设定程序在指定方位的AGV矩阵区域内进行测绘，并将测绘数据无线传输到主控制机构，所述主控制机构通过无线通讯将测绘数据传入远程客户端；

步骤C，所述测绘无人机组对测试区域多次测量，所述远程客户端整合每个区域测绘数据得到测绘地图。

4.根据权利要求3所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，所述步骤B主要包括以下步骤：

步骤B1，所述辅助无人机(2)通过测绘传感器检测到在横向的感应扇形区域60°时，若横向测试距离不大于10cm时，所述辅助无人机(2)悬停并进行测量得到定位信息；

步骤B2，所述中心无人机(1)通过主控制机构进行接收、计算、存储定位信息，所述主控制机构通过无线通讯将测绘信息传输到远处客户端；

步骤B3，所述中心无人机(1)向辅助无人机(2)输送指令继续测量。

5.根据权利要求3所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，所述辅助无人机(2)在距离起始地面50厘米的位置开始测绘；在测绘过程中测绘飞机组保存平行飞行，当辅助无人机(2)检测到距离地面不是50厘米时，则辅助无人机(2)通过测绘传感器进行定位测量，并将辅助无人机(2)到中心无人机(1)的角度α和距离S；所述定位测量的数据、角度α和距离S传输到主控制机构。

6.根据权利要求5所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，所述辅助无人机(2)距离地面的高度超过50±15厘米的范围时，则辅助无人机(2)进行定位测量并标注辅助无人机(2)与中心无人机(1)的角度α和距离S，此处便是测绘高度改变点；所述定位测量的数据、角度α和距离S传输到主控制机构。

7.根据权利要求5所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，所述辅助无人机(2)的坐标通过如下公式计算：

X＝S cosα，Y＝S sinα；所述S为测绘传感器测量的辅助无人机(2)到中心无人机(1)的距离，所述α为定位传感器测量的辅助无人机(2)与中心无人机(1)连线的水平角度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于AGV矩阵的无人机组测绘方法，其特征在于，主控制机构的计算模块将每隔10厘米设置为转点。

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