CN109141362A - 一种无人机高精度倾斜摄影测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无人机高精度倾斜摄影测量系统及方法，在无人机上设置有多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元；多路照相机用于采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；相机触发信号采集单元负责采集照相机闪光灯触发的脉冲信号，采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别解析单元接收并解析GNSS卫星信号，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。本发明提供的无人机高精度倾斜摄影测量系统，该系统可以借助多相机同时摄影技术，同时获取拍照瞬间的精确位置。
Description
技术领域
本发明涉及测绘领域，具体涉及一种无人机高精度倾斜摄影测量系统及方法。
背景技术
倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术，它不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维城市模型，满足目前我国城市信息化建设的要求。无人机倾斜摄影测量通过利用倾斜摄影测量软件系统，使得获取城市三维模型的时间和成本都得到了极大程度上的降低。这些技术在欧美等发达国家已被广泛应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业。
倾斜摄影技术是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(目前常用的是五镜头相机)，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息的高新技术。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片(一组影像)，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。无人机倾斜摄影测量将倾斜摄影技术应用到无人机上，实际就是在做一个三维模型，而建立起来的这个模型更加真实，更加直观，更加符合实际。咱们肉眼看到的什么，利用这个技术拍出来的就是什么。只要通过一次飞行，就能获得五个不同视角的影像，同时还能利用计算机软件进行纹理自动贴图。
总的来说，与传统技术相比，倾斜摄影技术具有更高的效率、性价比及更高的精度，应用范围也越来越广泛。目前倾斜摄影技术目前已经广泛应用，对其的高精度，稳定性等提出了更高的要求，也是目前行业内待解决的主要问题之一。
发明内容
目前倾斜摄影测量获取的POS数据精度不高，高精度测绘需要依赖地面站解算软件，但结果仍不理想。针对以上缺点，我们研发出基于RTK或PPK差分技术与相机紧密结合的高精度倾斜测量系统，具体方案为：
一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，在无人机上设置有多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元；
多路照相机用于采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元负责采集包括照相机闪光灯触发的脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别解析单元接收并解析GNSS卫星信号，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其中，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，其时间同步精度在20ns以内，同时确认当前位置信息。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其中，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其中，所述信号识别与位置解析单元为GNSS接收机模块。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其中，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其中，多路照相机包括有一中部照相机以及环绕在该中部照相机四角的四个照相机。
同时本发明还提供了一种无人机高精度倾斜摄影测量方法，包括如下步骤：
提供一搭载多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元的无人机；
多路照相机采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元采集照相机闪光灯或其他触发脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元；
信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量方法，其中，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
上述的无人机高精度倾斜摄影测量方法，其中，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
本发明提供的一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，该系统可以借助多相机同时摄影技术，同时获取拍照瞬间的精确位置。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的一种无人机高精度倾斜摄影测量系统的示意图；
图2为主控电路连接其他部件电路的示意图；
图3为倾斜摄影系统主控芯片原理图；
图4为GNSS板卡触发信号原理图；
图5为控制系统的USB转HUB电路图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例一
本发明提供了一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，在无人机上设置有多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元；
多路照相机用于在采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元负责采集照相机闪光灯或其他触发的脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别解析单元接收并解析GNSS卫星信号，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
在本发明一可选的实施例中，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，其时间同步精度在20ns以内，同时确认当前位置信息。
在本发明一可选的实施例中，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
在本发明一可选的实施例中，所述信号识别与位置解析单元为GNSS接收机模块。
在本发明一可选的实施例中，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
在本发明一可选的实施例中，多路照相机包括有一中部照相机以及环绕在该中部照相机四角的四个照相机。
进一步的，本发明通过飞控系统远程控制倾斜摄影装置(即无人机)，飞控系统的电台提供差分数据至GNSS接收机，从而实现差分定位，如图1所示。进一步参照图2所示，主控电路分别与相机信号控制电路、相机控制信号输出电路、相机控制信号输入电路、无人机电源转换电路、USB集成HUB电路、GNSS数据采集电路主控配置/POS数据保存电路相连。
实施例二
本发明还提供了一种无人机高精度倾斜摄影测量方法，包括如下步骤：
提供一搭载多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元的无人机；
多路照相机采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元采集照相机的闪光灯或其他触发脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元；
信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
在本发明一可选的实施例中，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
在本发明一可选的实施例中，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，在无人机上设置有多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元；
多路照相机用于采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元负责采集包括照相机闪光灯触发的脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别解析单元接收并解析GNSS卫星信号，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
2.如权利要求1所述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，
相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元，信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，其时间同步精度在20ns以内，同时确认当前位置信息。
3.如权利要求2所述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
4.如权利要求2所述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，所述信号识别与位置解析单元为GNSS接收机模块。
5.如权利要求2所述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
6.如权利要求1所述的无人机高精度倾斜摄影测量系统，其特征在于，多路照相机包括有一中部照相机以及环绕在该中部照相机四角的四个照相机。
7.一种无人机高精度倾斜摄影测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一搭载多路照相机、相机触发信号采集单元、信号识别与位置解析单元和主控单元的无人机；
多路照相机采集垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据；
相机触发信号采集单元采集照相机闪光灯或其他脉冲信号，相机触发信号采集单元采集的信号经过电平转换和滤波后输入到信号识别与位置解析单元；
信号识别与位置解析单元通过接收GNSS卫星时间完成模块与时间同步，以识别GNSS卫星信号并通过串口输出信号触发瞬时的位置信息；
主控单元，接收信号识别信号识别与位置解析单元输出的位置信息，完成信息存储和发送动作。
8.如权利要求7所述的无人机高精度倾斜摄影测量方法，其特征在于，信号识别与位置解析单元接收到触发信号后通过串口输出当前基于NMEA协议的标准经纬度坐标。
9.如权利要求7所述的无人机高精度倾斜摄影测量方法，其特征在于，GNSS接收机模块接收地面基站电台发送的差分数据进行差分进行精确定位。
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