CN110091991A - 用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪 - Google Patents

用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪 Download PDF

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张兆吉
李明
周海瑞
刘永辉
陈俊杰
李磊
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China Construction Eighth Engineering Division Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00—Equipment not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Abstract

本发明公开了一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，包括固定安装座(1)、固定件(2)、自平衡座(3)、自平衡球(4)、连接部(5)和激光测距仪(6)；固定安装座通过固定件装在无人机(7)底部，自平衡座上端固定在固定安装座上，自平衡座下端为底部开口的中空球面结构(31)，自平衡球球径小于中空球面结构内径，自平衡球嵌在中空球面结构内且自由转动；激光测距仪通过连接部连自平衡球，激光测距仪通过自身重力带动自平衡球在中空球面结构内转动，使激光测距仪始终保持竖直向下测量。本发明能在小型无人机匀速飞行时通过自身重力作用始终保持竖直向下，实时读取无人机机身正下方地面点高程，有效保证测量数据的准确性。

Description

用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪
技术领域
本发明涉及一种无人机测绘辅助设备，尤其涉及一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪。
背景技术
近年来，随着无人机行业的快速发展，利用无人机进行地表测绘及场地摸排的情况日益增多，其相比起传统的人工测绘效率明显提高；同时，很多地形地貌或周边环境复杂、人工难以企及区域，都可以利用无人机测绘得以解决。
目前，现有技术的无人机测绘主要包括以下几种方式：
1、通过轻小型无人机机身搭载GPS定位系统来获取相关对应地面点A的XA、YA平面坐标，再根据机身飞行位置A’的三维坐标与基站三维坐标进行计算机角度计算，得出对应A点的地面高程HA，但对于地容地貌起伏较大，或存在建构筑物及树木等区域，计算出的高程HA往往与实际高程HA0相差较大。
2、采用大型高精度专业测绘无人机，但其价格十分昂贵，无法普及应用。
3、直接将一般的激光测距仪固定在小型无人机机身上，请参见附图1，但在无人机遇风倾斜或转弯倾斜等过程中，激光测距仪正对的地面点(实测高程A’点)会发生严重偏移，其实测高程Ha’与应测高程点A对应的高程Ha误差较大，导致高程测量结果受到严重影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，能在小型无人机匀速飞行过程中通过自身重力作用始终保持竖直向下，实时读取无人机机身正下方的地面点高程，有效的保证测量数据的准确性。
本发明是这样实现的：
一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，包括固定安装座、固定件、自平衡座、自平衡球、连接部和激光测距仪；固定安装座通过固定件固定安装在无人机的底部，自平衡座的上端固定在固定安装座上，自平衡座的下端为底部开口的中空球面结构，自平衡球的球径小于中空球面结构的内径，使自平衡球能嵌装在自平衡座的中空球面结构内，且在中空球面结构内自由转动；激光测距仪通过连接部连接在自平衡球上，激光测距仪通过自身重力带动自平衡球在中空球面结构内转动，使激光测距仪能始终保持竖直向下测量。
所述的自平衡球的外壁与中空球面结构的内壁之间的间隙内填充润滑剂。
所述的中空球面结构的底部开口宽度小于自平衡球的球径。
所述的激光测距仪的下端不低于无人机的起落架下端。
本发明能在小型无人机匀速飞行的过程中，不论无人机正常飞行、遇风或转弯倾斜等情况下，激光测距仪都能在自身重力作用下通过自平衡球的旋转和偏转始终保持方向竖直向下，实时读取无人机机身正下方的地面点高程，准确反映地容地貌及建构筑物顶部的准确三维坐标，有效的保证测量数据的准确性。且本发明结构简单，操作及安装方便，造价低廉，非常适合用于一般的无人机地面测绘及场地精准摸排等工作，具有良好的实用性及市场前景。
附图说明
图1是现有技术中直接固定激光测距仪的测距示意图；
图2是本发明用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪的安装示意图；
图3是本发明用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪的主视图；
图4是本发明用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪的测距示意图。
图中，1固定安装座，2固定件，3自平衡座，31中空球面结构，4自平衡球，5连接部，6激光测距仪，7无人机，8润滑剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图2和附图3，一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，包括固定安装座1、固定件2、自平衡座3、自平衡球4、连接部5和激光测距仪6；固定安装座1通过固定件2固定安装在无人机7的底部，自平衡座3的上端固定在固定安装座1上，自平衡座3的下端为底部开口的中空球面结构31，自平衡球4的球径略小于中空球面结构31的内径，使自平衡球4能嵌装在自平衡座3的中空球面结构31内，且在中空球面结构31内自由转动；激光测距仪6通过连接部5连接在自平衡球4上，激光测距仪6通过自身重力带动自平衡球4在中空球面结构31内转动，使激光测距仪6能始终保持竖直向下测量。
所述的自平衡球4的外壁与中空球面结构31的内壁之间的间隙内填充润滑剂8，确保自平衡球4在中空球面结构31内的转动顺畅，从而使激光测距仪6实时保持竖直向下的状态。
所述的中空球面结构31的底部开口宽度小于自平衡球4的球径，确保自平衡球4不会从中空球面结构31中脱离。
所述的激光测距仪6的下端不低于无人机7的起落架下端，避免激光测距仪6与地面发生碰撞，起落架能对激光测距仪6起到一定的保护作用。
实施例：
请参见附图4，固定安装座1可采用固定板结构，固定件2可采用连接螺栓，固定板结构的两端通过两个连接螺栓固定安装在无人机7的底部，位于无人机7的两个起落架内侧，从而保证激光测距仪6与无人机底部的可靠机械连接。自平衡座3的上端可采用螺栓连接、焊接等方式固定在固定板结构上，自平衡座3底部的中空球面结构31为碗状结构，且自平衡球4匹配嵌入在中空球面结构31内，自平衡球4和中空球面结构31可采用不锈钢材质制成。中空球面结构31的底部开口，便于通过连接部5连接激光测距仪6，使激光测距仪6悬挂在自平衡球4下方并与自平衡球4同步转动，连接部5可采用硬质直杆等结构实现连接功能。中空球面结构31的内径略大于自平衡球4的外径，使中空球面结构31与自平衡球4之间留出间隙，防止自平衡球4与中空球面结构31的内壁产生摩擦，并在间隙内填充润滑剂8，确保自平衡球4的转动顺畅，从而在无人机7机身发生倾斜的状态下，通过悬挂在自平衡球4上的激光测距仪6通过其自身重力带动自平衡球4旋转和偏转，使激光测距仪6始终保持竖直向下的测量方向，以保证对应测量点位A和测量高程Ha的真实准确。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，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 (4)

1.一种用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，其特征是：包括固定安装座(1)、固定件(2)、自平衡座(3)、自平衡球(4)、连接部(5)和激光测距仪(6)；固定安装座(1)通过固定件(2)固定安装在无人机(7)的底部，自平衡座(3)的上端固定在固定安装座(1)上，自平衡座(3)的下端为底部开口的中空球面结构(31)，自平衡球(4)的球径小于中空球面结构(31)的内径，使自平衡球(4)能嵌装在自平衡座(3)的中空球面结构(31)内，且在中空球面结构(31)内自由转动；激光测距仪(6)通过连接部(5)连接在自平衡球(4)上，激光测距仪(6)通过自身重力带动自平衡球(4)在中空球面结构(31)内转动，使激光测距仪(6)能始终保持竖直向下测量。
2.根据权利要求1所述的用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，其特征是：所述的自平衡球(4)的外壁与中空球面结构(31)的内壁之间的间隙内填充润滑剂(8)。
3.根据权利要求1或2所述的用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，其特征是：所述的中空球面结构(31)的底部开口宽度小于自平衡球(4)的球径。
4.根据权利要求1所述的用于小型无人机的重力自平衡激光测距仪，其特征是：所述的激光测距仪(6)的下端不低于无人机(7)的起落架下端。
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