CN111288963A - 一种高危变形体gnss监测终端非接触投放装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，包括多旋翼飞行平台，多旋翼飞行平台上电连接有电源模块，多旋翼飞行平台上还连接有三轴摄影云台、距离传感器、载荷吊舱挂扣、机载RTK差分模块、飞机通信电台以及自驾仪模块，三轴摄影云台上连接有实时图传摄像机，载荷吊舱挂扣上连接有GNSS监测终端一体机或航摄传感器，航摄传感器、三轴摄影云台、机载RTK差分模块、飞机通信电台、距离传感器、载荷吊舱挂扣、多旋翼飞行平台还与所述自驾仪模块电连接。本发明解决了现有技术中存在的高危变形体人工现场安置GNSS监测终端安全风险大和周期长的问题。本发明还公开了一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法。
Description
技术领域
本发明属于地质灾害监测技术领域，具体涉及一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，本发明还涉及利用上述装置进行高危变形体GNSS监测终端非接触投放的方法。
背景技术
高危区域的地质灾害变形体，尤其对于正处于快速活动的滑坡、崩塌体、失稳建筑物等，工作人员不宜暴露或者长期暴露在危险区域，给监测数据的及时获取，特别是高精度监测数据的获取造成了很大困难，甚至无法实施有效监测。
目前传统的变形监测主要是针对已知的和单体的滑坡，绝大多数均采用接触式测量模式，部分滑坡采用了三维激光扫描、GB-SAR、INSAR技术，但其难以准确探测单个块体的形变轨迹。对变形体变形现象和变形规律的认识程度，决定了对其实施评价、预测和预警的能力。因此，持续开展对滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和地裂缝等地质灾害的所涉变形体总体及特征点的精准监测，GNSS监测为有效连续观测手段之一。
如何实现非接触的将GNSS监测终端免人工的稳固投放到监测点实现全天候、全天时的实时监测具备巨大市场潜力。
目前主流做法没有把设备做的轻量化可以让无人机远程投放到随时会滑下来的高危变形体上，也没有用无人机手段进行高危变形体GNSS监测，实现远程投放和自动稳固后自动开机传回数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，解决了现有技术中存在的高危变形体人工现场安置GNSS监测终端安全风险大和周期长的问题。
本发明的另一目的是提供一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法。
本发明所采用的技术方案是，一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，多旋翼飞行平台，多旋翼飞行平台上通过线缆电连接有电源模块，多旋翼飞行平台左下方还连接有三轴摄影云台，三轴摄影云台上连接有实时图传摄像机，多旋翼飞行平台右下方和中部还分别连接有距离传感器和载荷吊舱挂扣，载荷吊舱挂扣上连接有GNSS监测终端一体机或航摄传感器，多旋翼飞行平台上还连接有机载RTK差分模块、飞机通信电台以及自驾仪模块，自驾仪模块还通过相机曝光线与航摄传感器连接，三轴摄影云台、机载RTK差分模块、飞机通信电台、距离传感器、载荷吊舱挂扣、多旋翼飞行平台还与自驾仪模块电连接，三轴摄影云台、实时图传摄像机、距离传感器、载荷吊舱挂扣的舵机、航摄传感器、机载RTK差分模块、飞机通信电台、自驾仪模块均与电源模块电连接，还包括地面控制模块，地面控制模块与飞机通信电台电连接。
本发明的特征还在于，
地面控制模块包括连接在地面上的三脚架，三脚架上连接有地面基准站GNSS接收机和静态基站电台总成，静态基站电台总成通过无线通讯的方式连接有图传遥控器；
静态基站电台总成包括静态数据存储器、动态RTK基准站数据发射电台及电台天线，静态数据存储器和动态RTK基准站数据发射电台均与地面基准站GNSS接收机通讯信号相连，动态RTK基准站数据发射电台电连接电台天线，动态RTK基准站数据发射电台及电台天线还通过无线通讯的方式与飞机通信电台通讯信号连接，地面基准站GNSS接收机通过动态RTK基准站数据发射电台及电台天线的无线信号与飞机通信电台通讯信号连接。
图传遥控器包括实时图传屏幕和操控手柄，实时图传屏幕和操控手柄通过线缆电信号连接，实时图传屏幕和操控手柄分别通过无线通讯的方式连接动态RTK基准站数据发射电台及电台天线。
航摄传感器为单镜头或多镜头光学相机或机载激光雷达。
GNSS监测终端一体机包括设置为棱台结构的支撑结构框架，支撑结构框架外表面安装有柔性光伏发电板，支撑结构框架的顶部中心固定有GNSS接收天线，支撑结构框架的顶部两侧对称固定有载荷挂环，支撑结构框架内部位于GNSS接收天线下方固定有接收机控制主机，接收机控制主机下方固定有数传电台，数传电台下方固定有存供电模块，支撑结构框架底部中心还设置有基座连接螺环，支撑结构框架外侧安装有竖直设置的无线传输天线，柔性光伏发电板、接收机控制主机、数传电台均与存供电模块电连接，GNSS接收天线、数传电台分别与接收机控制主机电连接，无线传输天线与数传电台通过线缆电连接通讯，数传电台通过无线通讯的方式向基准站接收设备传输GNSS定位数据，且高危变形体GNSS监测终端一体机的物理重心在其几何对称竖直轴线下侧，基座连接螺环内设置内螺纹，基座连接螺环套设有固定基座，载荷挂环连接在载荷吊舱挂扣上；支撑结构框架形状为底大顶小的棱台结构，支撑结构框架外侧面覆盖一层隔水材料层，隔水材料层外侧安装有若干块柔性光伏发电板，所有柔性光伏发电板将支撑结构框架外侧面完全覆盖；接收机控制主机包括GNSS数据存储模块和远程控制模块，GNSS接收天线与GNSS数据存储模块电连接通讯信号，GNSS数据存储模块与远程控制模块电连接通讯信号，数传电台与远程控制模块电连接通讯信号；存供电模块包括高能电池组和存供电控制电路板，高能电池组和存供电控制电路板电连接，柔性光伏发电板电连接存供电控制电路板，接收机控制主机和数传电台分别与高能电池组电连接。
固定基座包括固定基准面，固定基准面下表面均匀可拆卸固定有至少三个固定支脚，固定基准面下表面中心位置处固定有固定垫条，固定垫条上开设有滑道，固定基座面中心开设有螺杆穿孔，螺杆穿孔内和滑道内共同穿设有固定螺杆，基座连接螺环内设置内螺纹连接在固定螺杆上；固定基准面下表面均匀固定有至少三个螺纹接口，三个螺纹接口的中心轴与固定基准面呈120度夹角，固定支脚通过螺纹连接的方式固定在螺纹接口上；固定支脚设置为筒状，固定支脚的上端通过螺纹连接在螺纹接口上，固定支脚下端收缩且套设有按压式尖脚，固定支脚靠近上端的内部还设置有高压胶体舱，高压胶体舱与按压式尖脚之间的固定支脚内设置有沿固定支脚内侧壁设置的弹簧固定底面，按压式尖脚靠近固定支脚上端的一侧连接有传动杆，传动杆穿过弹簧固定底面连接有滑动密封活塞，传动杆位于弹簧固定底面和按压式尖脚之间的部分套设有压缩弹簧，滑动密封活塞远离弹簧固定底面的一端伸入高压胶体舱内，固定支脚的下侧的内表面设置有活塞滑道，滑动密封活塞在活塞滑道上滑动，滑动密封活塞中心开设有喷注通道，滑动密封活塞侧壁中部开设有与喷注通道连通的活塞洞口，固定支脚的下侧对应滑动密封活塞的位置处还连接有喷注出口，滑动密封活塞向上滑动后喷注出口和活塞洞口接通；固定支脚上端还设置有与高压胶体舱连接的灌装入口；按压式尖脚远离固定支脚的一端设置为尖状且其延伸方向与固定基准面垂直；喷注出口远离固定支脚的一端朝向按压式尖脚；固定螺杆直径小于螺杆穿孔的直径，滑道的宽度与固定螺杆直径相适应。
本发明采用的另一种技术方案是，一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，采用上述一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，具体按照如下步骤实施：
步骤1，首次飞行，载荷吊舱挂扣上连接航摄传感器，通过多旋翼飞行平台飞行，航摄传感器获取高危变形体的影像或点云数据，建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设；
步骤2，第二次飞行，载荷吊舱挂扣上连接GNSS监测终端一体机，基于机载RTK差分模块精密导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台自主降高至设定高程上方米处，距离传感器和实时图传摄像机将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台和静态基站电台总成以数传和图传信号形式传递给图传遥控器，然后图传遥控器发出电信号控制自驾仪模块，自驾仪模块控制多旋翼飞行平台继续缓慢降高至设定投放点正上方.米处，地面图传遥控器通过静态基站电台总成和飞机通信电台将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块，自驾仪模块控制飞机载荷吊舱挂扣舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机至地面；
步骤3，GNSS监测终端一体机利用自身重力下落，借助固定基座扎入地表，喷注出口喷注速凝胶体进行二次固定，静置2分钟，GNSS监测终端一体机稳固安放在监测点位；
步骤4，然后根据实时图传摄像机将图像视频的图传信号通过飞机通信电台和静态基站电台总成传递给图传遥控器进行目视投放效果评价或者根据首批观测数据随机项稳定性评价投放效果；
步骤5，重复步骤2-4，完成所有点位投放与投放效果评价。
本发明第二种技术方案的特征还在于，
步骤1中建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设具体为：
步骤1.1，地面GNSS基准站架设已知点，并早于机载RTK差分模块开机记录静态数据，地面GNSS基准站架历元采样频率不低于1Hz，当航摄传感器为机载激光雷达时不低于5Hz；
步骤1.2，三维航线设计，参照高危变形体范围和公开的DEM数据，进行三维航线设计，获取航向重叠度、旁向重叠度及地面分辨率合格的航摄数据；
步骤1.3，根据步骤1.2设计的飞行路线由自驾仪模块发出电信号控制多旋翼无人机平台自主飞行，且飞行时搭载航摄传感器进行自动航摄，机载RTK差分模块获得实时动态差分RTK数据，多旋翼平飞速度小于等于20米/秒；
步骤1.4，飞行完毕后落地，经步骤1.3获取的实时动态差分RTK数据和航摄影像，根据电子耦合关系对应整理，结合测区地方转换关系计算曝光点外方位线元素地方坐标系下坐标值，航摄结束；
步骤1.5，根据精准相机参数和曝光点外方位线元素文件进行空中三角测量计算，空中三角测量设置曝光点外方位线元素准确观测权值，平差模型禁止平差修正相机参数，确保三个内方位元素不参与平差计算，根据光束法约束条件，平差曝光点外方位线元素最终值，完成无像控点空中三角测量计算；
步骤1.6，采用实景三维建模软件快速输出高危变形体现场OSGB格式实景三维模型或彩色点云三维模型；
步骤1.7，在实景三维模型中进行地质遥感解译和坡度计算，精准布设变形点，并遴选坡度小于30度点位，且四周2平方米地形平缓，对空开阔无遮挡，输出高危变形体监测点最终投放点坐标表。
步骤2具体为：
步骤2.1，根据步骤1.7输出的最终投放点坐标表，图传遥控器的飞控软件自动布设安全投放航线；
步骤2.2，自驾仪模块根据机载RTK差分模块将厘米级的定位坐标与步骤2.1布设的安全投放航线的航点坐标进行实时比对，实现厘米级导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台自主降高至设定高程上方5米处，距离传感器和实时图传摄像机将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台和静态基站电台总成以数传和图传信号形式传递给图传遥控器，然后图传遥控器发出电信号控制自驾仪模块，多旋翼飞行平台继续缓慢降高至设定投放点正上方0.3米处；
步骤2.3，地面图传遥控器通过静态基站电台总成和飞机通信电台将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块，自驾仪模块控制飞机载荷吊舱挂扣舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机至地面。
步骤4具体为：投放后，多旋翼无人机平台爬升1米后持续悬停，实时图传摄像机将图像视频通过飞机通信电台和静态基站电台总成以图传信号形式传递给图传遥控器，图传遥控器的屏幕上人机交互方式的目视查看，多旋翼无人机平台持续悬停至目视GNSS监测终端一体机无明显沉降或倾斜时，方可返航，同时根据GNSS监测终端一体机回传首批监测数据进行随机项稳定性分析进行精细判定。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种利用无人机进行非接触远程投放GNSS监测终端的投放装置和方法，规避人员现场作业的安全风险，同时实现远程投放和自动稳固后自动开机，回传实时、连续地可靠监测数据。
本发明通过实景三维模型实现远程设备投放具备安全稳定的投放环境，RTK实时导航技术、实时图传技术和距离传感器实现精准飞行和定点精密投放，可拆卸载荷固定总成支撑架实现GNSS监测终端一体机远程自主安放稳固，确保监测数据的可靠性。
附图说明
图1是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置的结构示意图；
图2是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中地面控制模块和图传遥控器的连接示意图；
图3是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法的流程图；
图4是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置的电路连接图；
图5是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中GNSS监测终端一体机的结构示意图；
图6是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中GNSS监测终端一体机的内部结构示意图；
图7是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中GNSS监测终端一体机的电路连接图；
图8是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中固定基座的结构示意图；
图9是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中固定支脚的结构示意图；
图10是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中固定垫条和固定螺杆的安装结构示意图；
图11是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置中滑动密封活塞的结构示意图；
图12是本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置工作时喷注出口和活塞洞口接通的示意图。
图中，1.多旋翼飞行平台，2.电源模块，3.三轴摄影云台，4.实时图传摄像机，5.距离传感器，6.载荷吊舱挂扣，7.GNSS监测终端一体机，8.航摄传感器，9.机载RTK差分模块，10.飞机通信电台，11.自驾仪模块，12.地面基准站GNSS接收机，13.静态基站电台总成，14.三脚架，15.图传遥控器；
13-1.静态数据存储器，13-2.动态RTK基准站数据发射电台，13-3.电台天线；
15-1.实时图传屏幕，15-2.操控手柄；
7-1.支撑结构框架，7-2.柔性光伏发电板，7-3.GNSS接收天线，7-4.载荷挂环，7-5.接收机主机，7-6.数传电台，7-7.无线传输天线，7-8.存供电模块，7-9.基座连接螺环，7-5-1.GNSS数据存储模块，7-5-2.远程控制模块，7-8-1.高能电池组，7-8-2.存供电控制电路板；
16-1.固定基座面，16-2.固定支脚，16-3.固定垫条，16-4.固定螺杆，16-5.螺杆穿孔，16-6.螺纹接口，16-7.按压式尖脚，16-8.压缩弹簧，16-9.弹簧固定底面，16-10.传动连杆，16-11.滑动密封活塞，16-12.活塞洞口，16-13.活塞滑道，16-14.高压胶体舱，16-15.喷注出口，16-16.灌装入口，16-17.喷注通道，16-4-1.滑道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其结构如图1和图4所示，多旋翼飞行平台1，多旋翼飞行平台1上通过线缆电连接有电源模块2，多旋翼飞行平台1左下方还连接有三轴摄影云台3，三轴摄影云台3上连接有实时图传摄像机4，多旋翼飞行平台1右下方和中部还分别连接有距离传感器5和载荷吊舱挂扣6，载荷吊舱挂扣6上连接有GNSS监测终端一体机7或航摄传感器8，多旋翼飞行平台1上还连接有机载RTK差分模块9、飞机通信电台10以及自驾仪模块11，自驾仪模块11还通过相机曝光线与航摄传感器8连接，三轴摄影云台3、机载RTK差分模块9、飞机通信电台10、距离传感器5、载荷吊舱挂扣6、多旋翼飞行平台1还与自驾仪模块11电连接，三轴摄影云台3、实时图传摄像机4、距离传感器5、载荷吊舱挂扣6的舵机、航摄传感器8、机载RTK差分模块9、飞机通信电台10、自驾仪模块11均与电源模块2电连接，还包括地面控制模块，地面控制模块与飞机通信电台10电连接。
如图2所示，地面控制模块包括连接在地面上的三脚架14，三脚架14上连接有地面基准站GNSS接收机12和静态基站电台总成13，静态基站电台总成13通过无线通讯的方式连接有图传遥控器15；
静态基站电台总成13包括静态数据存储器13-1、动态RTK基准站数据发射电台13-2及电台天线13-3，静态数据存储器13-1和动态RTK基准站数据发射电台13-2均与地面基准站GNSS接收机12通讯信号相连，动态RTK基准站数据发射电台13-2电连接电台天线13-3，动态RTK基准站数据发射电台13-2及电台天线13-3还通过无线通讯的方式与飞机通信电台10通讯信号连接，地面基准站GNSS接收机12通过动态RTK基准站数据发射电台13-2及电台天线13-3的无线信号与飞机通信电台10通讯信号连接。
图传遥控器15包括实时图传屏幕15-1和操控手柄15-2，实时图传屏幕15-1和操控手柄15-2通过线缆电信号连接，实时图传屏幕15-1和操控手柄15-2分别通过无线通讯的方式连接动态RTK基准站数据发射电台13-2及电台天线13-3；实时图传屏幕响应图传信号，操控手柄响应数传信号，可使用现有的图传和数传技术集成，数传可用大疆创新的DATALINKPRO数传电台技术，图传可用大疆创新的OcuSync图传技术，实时图传屏幕和操控手柄可分别采用大疆创新的型号为DATALINK PRO和OcuSync产品。
航摄传感器8为单镜头或多镜头光学相机或机载激光雷达。
如图5、图6和图7所示，GNSS监测终端一体机7包括设置为棱台结构的支撑结构框架7-1，支撑结构框架7-1外表面安装有柔性光伏发电板7-2，支撑结构框架7-1的顶部中心固定有GNSS接收天线7-3，支撑结构框架7-1的顶部两侧对称固定有载荷挂环7-4，支撑结构框架7-1内部位于GNSS接收天线7-3下方固定有接收机控制主机7-5，接收机控制主机7-5下方固定有数传电台7-6，数传电台7-6下方固定有存供电模块7-8，支撑结构框架7-1底部中心还设置有基座连接螺环7-9，支撑结构框架7-1外侧安装有竖直设置的无线传输天线7-7，柔性光伏发电板7-2、接收机控制主机7-5、数传电台7-6均与存供电模块7-8电连接，GNSS接收天线7-3、数传电台7-6分别与接收机控制主机7-5电连接，无线传输天线7-7与数传电台7-6通过线缆电连接通讯，数传电台7-6通过无线通讯的方式向基准站接收设备传输GNSS定位数据，且高危变形体GNSS监测终端一体机的物理重心在其几何对称竖直轴线下侧，基座连接螺环7-9内设置内螺纹，基座连接螺环7-9套设有固定基座16，载荷挂环7-4连接在载荷吊舱挂扣6上；支撑结构框架7-1形状为底大顶小的棱台结构，支撑结构框架7-1外侧面覆盖一层隔水材料层，隔水材料层外侧安装有若干块柔性光伏发电板7-2，所有柔性光伏发电板7-2将支撑结构框架7-1外侧面完全覆盖；接收机控制主机7-5包括GNSS数据存储模块7-5-1和远程控制模块7-5-2，GNSS接收天线7-3与GNSS数据存储模块7-5-1电连接通讯信号，GNSS数据存储模块7-5-1与远程控制模块7-5-2电连接通讯信号，数传电台7-6与远程控制模块7-5-2电连接通讯信号；存供电模块7-8包括高能电池组7-8-1和存供电控制电路板7-8-2，高能电池组7-8-1和存供电控制电路板7-8-2电连接，柔性光伏发电板7-2电连接存供电控制电路板7-8-2，接收机控制主机7-5和数传电台7-6分别与高能电池组7-8-1电连接。
如图8所示，固定基座16包括固定基准面16-1，固定基准面16-1下表面均匀可拆卸固定有至少三个固定支脚16-2，如图10所示，固定基准面16-1下表面中心位置处固定有固定垫条16-3，固定垫条16-3上开设有滑道16-4-1，固定基座面16-1中心开设有螺杆穿孔16-5，螺杆穿孔16-5内和滑道16-4-1内共同穿设有固定螺杆16-4，基座连接螺环7-9内设置内螺纹连接在固定螺杆16-4上；固定基准面16-1下表面均匀固定有至少三个螺纹接口16-6，三个螺纹接口16-6的中心轴与固定基准面16-1呈120度夹角，固定支脚16-2通过螺纹连接的方式固定在螺纹接口16-6上；如图9所示，固定支脚16-2设置为筒状，固定支脚16-2的上端通过螺纹连接在螺纹接口16-6上，固定支脚16-2下端收缩且套设有按压式尖脚16-7，固定支脚16-2靠近上端的内部还设置有高压胶体舱16-14，高压胶体舱16-14与按压式尖脚16-7之间的固定支脚16-2内设置有沿固定支脚16-2内侧壁设置的弹簧固定底面16-9，按压式尖脚16-7靠近固定支脚16-2上端的一侧连接有传动杆16-10，传动杆16-10穿过弹簧固定底面16-9连接有滑动密封活塞16-11，传动杆16-10位于弹簧固定底面16-9和按压式尖脚16-7之间的部分套设有压缩弹簧16-8，滑动密封活塞16-11远离弹簧固定底面16-9的一端伸入高压胶体舱16-14内，固定支脚16-2的下侧的内表面设置有活塞滑道16-13，滑动密封活塞16-11在活塞滑道16-13上滑动，如图11所示，滑动密封活塞16-11中心开设有喷注通道16-17，滑动密封活塞16-11侧壁中部开设有与喷注通道16-17连通的活塞洞口16-12，固定支脚16-2的下侧对应滑动密封活塞16-11的位置处还连接有喷注出口16-15，滑动密封活塞16-11向上滑动后喷注出口16-15和活塞洞口16-12接通；固定支脚16-2上端还设置有与高压胶体舱16-14连接的灌装入口16-16；按压式尖脚16-7远离固定支脚16-2的一端设置为尖状且其延伸方向与固定基准面16-1垂直；喷注出口16-15远离固定支脚16-2的一端朝向按压式尖脚16-7；固定螺杆16-4直径小于螺杆穿孔16-5的直径，滑道16-4-1的宽度与固定螺杆16-4直径相适应。
本发明一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，其流程如图3所示，采用上述一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，具体按照如下步骤实施：
步骤1，首次飞行，载荷吊舱挂扣6上连接航摄传感器8，通过多旋翼飞行平台1飞行，航摄传感器8获取高危变形体的影像或点云数据，建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设；
步骤2，第二次飞行，载荷吊舱挂扣6上连接GNSS监测终端一体机7，基于机载RTK差分模块9精密导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台1自主降高至设定高程上方5米处，距离传感器5和实时图传摄像机4将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台10和静态基站电台总成13以数传和图传信号形式传递给图传遥控器15，然后图传遥控器15发出电信号控制自驾仪模块11，自驾仪模块11控制多旋翼飞行平台1继续缓慢降高至设定投放点正上方0.3米处，地面图传遥控器15通过静态基站电台总成13和飞机通信电台10将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块11，自驾仪模块11控制飞机载荷吊舱挂扣6舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机7至地面；
步骤3，GNSS监测终端一体机7利用自身重力下落，借助固定基座16扎入地表，喷注出口16-15喷注速凝胶体进行二次固定，静置2分钟，GNSS监测终端一体机7稳固安放在监测点位；
步骤4，然后根据实时图传摄像机4将图像视频的图传信号通过飞机通信电台10和静态基站电台总成13传递给图传遥控器15进行目视投放效果评价或者根据首批观测数据随机项稳定性评价投放效果；
步骤5，重复步骤2-4，完成所有点位投放与投放效果评价。
步骤1中建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设具体为：
步骤1.1，地面GNSS基准站架设已知点，并早于机载RTK差分模块9开机记录静态数据，地面GNSS基准站架历元采样频率不低于1Hz，当航摄传感器8为机载激光雷达时不低于5Hz；
步骤1.2，三维航线设计，参照高危变形体范围和公开的DEM数据，进行三维航线设计，获取航向重叠度、旁向重叠度及地面分辨率合格的航摄数据；
步骤1.3，根据步骤1.2设计的飞行路线由自驾仪模块11发出电信号控制多旋翼无人机平台1自主飞行，且飞行时搭载航摄传感器8进行自动航摄，机载RTK差分模块9获得实时动态差分RTK数据，多旋翼平飞速度小于等于20米/秒；
步骤1.4，飞行完毕后落地，经步骤1.3获取的实时动态差分RTK数据和航摄影像，根据电子耦合关系对应整理，结合测区地方转换关系计算曝光点外方位线元素地方坐标系下坐标值，航摄结束；
步骤1.5，根据精准相机参数和曝光点外方位线元素文件进行空中三角测量计算，空中三角测量设置曝光点外方位线元素准确观测权值，平差模型禁止平差修正相机参数，确保三个内方位元素不参与平差计算，根据光束法约束条件，平差曝光点外方位线元素最终值，完成无像控点空中三角测量计算；
步骤1.6，采用实景三维建模软件快速输出高危变形体现场OSGB格式实景三维模型或彩色点云三维模型；
步骤1.7，在实景三维模型中进行地质遥感解译和坡度计算，精准布设变形点，并遴选坡度小于30度点位，且四周2平方米地形平缓，对空开阔无遮挡，输出高危变形体监测点最终投放点坐标表。
步骤2具体为：
步骤2.1，根据步骤1.7输出的最终投放点坐标表，图传遥控器15的飞控软件自动布设安全投放航线；
步骤2.2，自驾仪模块11根据机载RTK差分模块9将厘米级的定位坐标与步骤2.1布设的安全投放航线的航点坐标进行实时比对，实现厘米级导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台1自主降高至设定高程上方5米处，距离传感器5和实时图传摄像机4将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台10和静态基站电台总成13以数传和图传信号形式传递给图传遥控器15，然后图传遥控器15发出电信号控制自驾仪模块11，多旋翼飞行平台1继续缓慢降高至设定投放点正上方0.3米处；
步骤2.3，地面图传遥控器15通过静态基站电台总成13和飞机通信电台10将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块11，自驾仪模块11控制飞机载荷吊舱挂扣6舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机7至地面。
步骤4具体为：投放后，多旋翼无人机平台1爬升1米后持续悬停，实时图传摄像机4将图像视频通过飞机通信电台10和静态基站电台总成13以图传信号形式传递给图传遥控器15，图传遥控器15的屏幕上人机交互方式的目视查看，多旋翼无人机平台1持续悬停至目视GNSS监测终端一体机无明显沉降或倾斜时，方可返航，同时根据GNSS监测终端一体机回传首批监测数据进行GNSS监测行业公知的随机项稳定性分析进行精细判定。
本发明GNSS监测终端一体机7的物理重心在其几何对称竖直轴线下侧。本发明支撑结构框架7-1顶部对称刚性固定一组载荷挂环7-4，挂环中空，用于连接无人机载荷吊舱挂扣；本发明述柔性光伏发电板7-2与存供电模块7-8电连接，为存供电模块7-8持续其充电，存供电模块7-8为接收机控制主机7-5和数传电台7-6持续供电。本发明在实际使用时，多旋翼无人机飞行平台通过舵机控制的载荷吊舱挂扣与载荷挂环4相连接，载荷吊舱挂扣的开关决定与载荷挂环7-4是否相连，载荷吊舱挂扣关闭，一体机载荷完成投放；固定基座16和基座连接螺环7-9使用固定螺杆16-4连接，使得GNSS监测终端一体机与固定基座16相连实现投放落地后的坚实固定；本发明GNSS监测终端一体机7投放地面稳定固定后，地面基准站通过无线传输天线7-7将开机指令发送给数传电台7-6，接收机控制主机7-5远程开机，GNSS接收天线7-3开始记录定位数据，并将数据写入接收机控制主机7-5的GNSS数据存储模块7-5-1，同时通过无线传输天线7-7实时连续地传输给地面控制基站站进行实时解算，存供电模块7-8为接收机控制主机7-5和数传电台7-6持续供电。本发明所柔性光伏发电板7-2安装在棱台侧面外表，为均匀分布的12面梯形光伏发电板，板面朝向360度可实现白昼任意朝向和太阳入射方向实现连续发电，为存供电模块7-8的高能电池组提供持续电力供应。
本发明固定基座16的工作原理为：实际使用时，无人机远程投放载荷有GNSS接收机或反射棱镜，本实例采用GNSS接收机，GNSS接收机下表面设置有螺纹孔，固定螺杆16-4旋转穿过螺杆穿孔16-5，借助固定垫条16-3一并将GNSS接收机固定在固定基准面16-1上，如图10所示，固定螺杆16-4顶部直径小于螺杆穿孔16-5，固定螺杆16-4穿过螺杆穿孔16-5时有活动缝隙，便于安装时调整基座与不同的载荷之间加工偏差，固定螺杆16-4借助其上的16-4-1滑道贴在固定垫条16-3上水平小幅度滑动。使得GNSS接收机与可拆卸固定基座形成一个刚体，基于固定基准面16-1上互呈120度夹角均匀分布三个螺纹接口16-6，安装三个固定支脚16-2，形成一个刚体落地后的稳固结构，同时借助刚体自重触发固定支脚16-2内的高压速凝胶体喷向触地点，加强固定刚体，防止滑动和外力晃动。使用前，从灌装入口16-16向高压胶体舱16-14内注入高压速凝胶体，如发泡胶等，具备发泡特性和粘结特性，装填体积不大于50ml，消粘时间小于2分钟。落地前，受压缩弹簧16-8压力支撑，滑动密封活塞16-11的活塞洞口16-12与喷注出口16-15内壁开口错位封闭，喷注处于关闭状态，胶体无法喷出。用于无人机远程投放可拆卸载荷固定基座落地后，基于基座整体重力，按压式尖脚16-7扎入地面介质开始下沉，若干分钟后下沉停止，与此同时按压式尖脚16-7在其固定支脚最下端的空壳内向上滑动，利用传动连杆16-10推动滑动密封活塞16-11紧贴活塞滑道16-13向上滑动，如图12所示，活塞洞口16-12与喷注出口16-15内壁开口逐步吻合，喷注处于半开放到开放状态，胶体由喷注出口16-15喷向触地点。高压胶体舱16-14可灌装的速凝胶体可以是高压状态为液体，发泡胶、速干胶等具备粘结和速干特性，可粘连介质特性更普遍，适宜石块、土质、植被、建材等地物属性，且具备抗暴晒和雨水腐蚀特性。确保固定基座的稳固性和持久性。
本发明多旋翼飞行平台为可以采用四轴、六轴、八轴等多轴旋翼无人机飞行平台。飞行前，需地面架设好地面控制模块，地面基准站GNSS接收机12提前10分钟开机记录静态数据。预设航线数据存储在图传遥控器15，地面基准站GNSS接收机12接收的静态数据和预设航线数据借助无线蓝牙技术与静态基站电台总成13远程传输至飞机通讯电台10，最终传入自驾仪模块11，同时机载RTK差分模块9接收的RTK坐标一并传入自驾仪模块11进行飞机当前坐标的差分实时解算，解算结果作为飞行器导航数据沿着上传到自驾仪模块11实现精准飞行。自驾仪模块11则负责控制整个多旋翼飞行平台1的飞行、三轴摄影云台3转动和实时图传摄像机4摄像、航摄传感器8的曝光脉冲或载荷吊舱挂扣6的抛投舵机驱动控制。三轴云台3通过转动驱动实时图传摄像机4获取实时图像并通过飞机通信电台10实时传回静态基站电台总成13，进而无线传输到图传遥控器15的显示器。距离传感器5用于远程投放GNSS监测终端一体机7前的距离精准测定。飞机通信电台用于接收外部的指令和飞行数据交互传输。
在具体应用时，首次飞行，利用多旋翼飞行平台1搭载航摄传感器8获取高危变形体影像数据，建立高危变形体实景三维模型，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设与投放飞行航线上的障碍物回避和投放顺序设计。第二次飞行开始逐点进行GNSS监测终端一体机7投放。多旋翼飞行平台1搭载GNSS监测终端一体机7，基于RTK精密导航飞行至预设投放点上空，飞行器自行降高至设定高程上方5米处，基于距离传感器5和实时图传视频，继续降高至设定投放点上方0.3米处，地面图传遥控器15控制远程测控飞机载荷吊舱挂扣6舵机精准投放GNSS监测终端一体机7至地面。GNSS监测终端一体机7底部安装可拆卸载荷固定总成，其扎入地表后触发按压式喷注开关，由三个支撑脚的喷注速凝胶体进行二次固定，确保GNSS监测终端一体机稳固安放。投放效果评价方式有：①实时图传目视概略判定；②首批观测数据随机项稳定性精细判定。此时一次完整投放过程结束，重新返回基站，装载新的GNSS监测终端一体机7，继续投放。
本发明的自驾仪模块采用现有技术的无人机自动驾驶装备，用于飞行自动控制、航摄作业脉冲信号发送与控制。在实际使用时，提供飞行器按照预设三维航线自主飞行，同时驱动航摄传感器和机载GNSS接收机记录采集数据。
本发明的飞机通信电台采用的是现有技术的GNSS-RTK领域基准站与流动站信号传输模块，用于航摄传感器与地面基准站的实时定位信息通信，同时用于实时图传与距离探测信号整合回传。实现了飞行平台实时与地面控制系统数传和图传信号与定位坐标信号稳定、高效的传输。
本发明载荷有航摄传感器8，用于无像控点的精细实景三维模型获取，仅第一次飞行使用；和GNSS监测终端一体机7，后续每架次投放一个，对应一个变形体监测点。实现高危变形体GNSS监测终端一体机的无人机远程精准投放。本发明规避了人员进入高危变形体现场人工布设作业的高风险，并实现了GNSS监测终端一体机安装稳固，实现高危变形体或滑坡体安全、高效、可靠实时连续监测。
本发明的机载RTK差分模块9至少包括机载多模高频GNSS接收机、GNSS接收天线、历元数据存储器、RTK通讯链路电台和电子耦合连接附属件；机载多模高频GNSS接收机与GNSS接收天线电信号连接，历元数据存储器与机载多模高频GNSS接收机连接，RTK通讯链路电台与机载多模高频GNSS接收机电信号连接，电子耦合连接附属件一端连接机载多模高频GNSS接收机，另一端连接自驾仪模块。
其中，机载多模高频GNSS接收机采用现有技术的轻型无人机装配的空间坐标采集设备，能够同时实现GPS、GLONASS、伽利略及北斗导航4种模式全球定位系统数据接收与处理，提升遮挡区域单一导航模式的定位不精准无法安全起飞的问题。机载多模高频GNSS接收机历元采集频率不低于20HZ，历元数据存储器读写速度不低于100MB/s，RTK通讯链路电台无遮挡时通讯半径不低于5km，电子耦合连接附属件从自驾仪脉冲信号发出到机载多模高频GNSS接收机记录的标记时间差不大于1ms。在实际使用时，当多旋翼无人机飞行平台航速不大于20米/秒时，GNSS机载RTK差分模块可利用动态RTK模式精准获取曝光点的空间坐标。
本发明的静态基站电台总成13包括静态数据存储器、动态RTK基准站数据发射电台及电台天线；静态数据存储器与地面基准站GNSS接收机相连；动态RTK基准站数据发射电台一端与地面基准站GNSS接收机相连，动态RTK基准站数据发射电台另一端与电台天线相连。在实际使用时，地面基准站GNSS接收机历元采样频率不低于1HZ，并能输出连续、卫星不失锁的完整静态数据；静态数据存储器与地面基准站GNSS接收机相连，用于存储基准站GNSS静态数据，同时向动态RTK基准站数据发射电台提供基准站实时坐标。动态RTK基准站数据发射电台一端与地面基准站GNSS接收机相连，另一端与电台天线相连，其工作原理是动态RTK基准站数据发射电台将地面基准站GNSS接收机实时基站坐标数据通过电台天线传输给机载多模高频GNSS接收机。设置三脚架14，能够将地面基准站固定在摄区地面坐标系下的已知点上，同时通过动态RTK坐标为实时导航和航摄传感器曝光影像提供实时定位坐标。在具体应用时，三脚架14也可以采用其他形式的架体，只要起到稳定支撑和坐标固定的功能即可。
本发明在实际使用时可设置两个机载RTK差分模块9来提升实时定位的可靠性。
本发明的步骤4投放效果评价，同时根据GNSS监测终端一体机回传首批监测数据进行GNSS监测行业公知的随机项稳定性分析进行精细判，采用公开的卡尔曼滤波算法确定出轨迹方程，计算出一系列随机项，根据观测数据评价精度，对随机项中包含的变化量显著性进行分析，进而判定其自身稳定性。
本发明在实时图传画面远程目视概略评价结果为稳固后，设备静置10分钟后，可远程接收首批观测数据，进行数据随机项稳定性计算分析。若在应急监测项目使用本发明，设备静置时间超过2个小时可强制认定为稳固，即可用于应急监测。
Claims (10)
1.一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，包括多旋翼飞行平台(1)，所述多旋翼飞行平台(1)上通过线缆电连接有电源模块(2)，所述多旋翼飞行平台(1)左下方还连接有三轴摄影云台(3)，所述三轴摄影云台(3)上连接有实时图传摄像机(4)，所述多旋翼飞行平台(1)右下方和中部还分别连接有距离传感器(5)和载荷吊舱挂扣(6)，所述载荷吊舱挂扣(6)上连接有GNSS监测终端一体机(7)或航摄传感器(8)，所述多旋翼飞行平台(1)上还连接有机载RTK差分模块(9)、飞机通信电台(10)以及自驾仪模块(11)，所述自驾仪模块(11)还通过相机曝光线与航摄传感器(8)连接，所述三轴摄影云台(3)、机载RTK差分模块(9)、飞机通信电台(10)、距离传感器(5)、载荷吊舱挂扣(6)、多旋翼飞行平台(1)还与所述自驾仪模块(11)电连接，所述三轴摄影云台(3)、实时图传摄像机(4)、距离传感器(5)、载荷吊舱挂扣(6)的舵机、航摄传感器(8)、机载RTK差分模块(9)、飞机通信电台(10)、自驾仪模块(11)均与电源模块(2)电连接，还包括地面控制模块，所述地面控制模块与所述飞机通信电台(10)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，所述地面控制模块包括连接在地面上的三脚架(14)，所述三脚架(14)上连接有地面基准站GNSS接收机(12)和静态基站电台总成(13)，所述静态基站电台总成(13)通过无线通讯的方式连接有图传遥控器(15)；
所述静态基站电台总成(13)包括静态数据存储器(13-1)、动态RTK基准站数据发射电台(13-2)及电台天线(13-3)，所述静态数据存储器(13-1)和动态RTK基准站数据发射电台(13-2)均与所述地面基准站GNSS接收机(12)通讯信号相连，所述动态RTK基准站数据发射电台(13-2)电连接所述电台天线(13-3)，所述动态RTK基准站数据发射电台(13-2)及电台天线(13-3)还通过无线通讯的方式与飞机通信电台(10)通讯信号连接，所述地面基准站GNSS接收机(12)通过动态RTK基准站数据发射电台(13-2)及电台天线(13-3)的无线信号与飞机通信电台(10)通讯信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，所述图传遥控器(15)包括实时图传屏幕(15-1)和操控手柄(15-2)，所述实时图传屏幕(15-1)和操控手柄(15-2)通过线缆电信号连接，实时图传屏幕(15-1)和操控手柄(15-2)分别通过无线通讯的方式连接所述动态RTK基准站数据发射电台(13-2)及电台天线(13-3)。
4.根据权利要求2所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，所述航摄传感器(8)为单镜头或多镜头光学相机或机载激光雷达。
5.根据权利要求1或2所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，所述GNSS监测终端一体机(7-7)包括设置为棱台结构的支撑结构框架(7-1)，所述支撑结构框架(7-1)外表面安装有柔性光伏发电板(7-2)，所述支撑结构框架(7-1)的顶部中心固定有GNSS接收天线(7-3)，所述支撑结构框架(7-1)的顶部两侧对称固定有载荷挂环(7-4)，所述支撑结构框架(7-1)内部位于GNSS接收天线(7-3)下方固定有接收机控制主机(7-5)，所述接收机控制主机(7-5)下方固定有数传电台(7-6)，所述数传电台(7-6)下方固定有存供电模块(7-8)，所述支撑结构框架(7-1)底部中心还设置有基座连接螺环(7-9)，所述支撑结构框架(7-1)外侧安装有竖直设置的无线传输天线(7-7)，所述柔性光伏发电板(7-2)、接收机控制主机(7-5)、数传电台(7-6)均与所述存供电模块(7-8)电连接，所述GNSS接收天线(7-3)、数传电台(7-6)分别与所述接收机控制主机(7-5)电连接，所述无线传输天线(7-7)与数传电台(7-6)通过线缆电连接通讯，所述数传电台(7-6)通过无线通讯的方式向基准站接收设备传输GNSS定位数据，且所述高危变形体GNSS监测终端一体机的物理重心在其几何对称竖直轴线下侧，基座连接螺环(7-9)内设置内螺纹，所述基座连接螺环(7-9)套设有固定基座(16)，所述载荷挂环(7-4)连接在载荷吊舱挂扣(6)上；
支撑结构框架(7-1)形状为底大顶小的棱台结构，所述支撑结构框架(7-1)外侧面覆盖一层隔水材料层，所述隔水材料层外侧安装有若干块柔性光伏发电板(7-2)，所有所述柔性光伏发电板(7-2)将所述支撑结构框架(7-1)外侧面完全覆盖；
接收机控制主机(7-5)包括GNSS数据存储模块(7-5-1)和远程控制模块(7-5-2)，所述GNSS接收天线(7-3)与GNSS数据存储模块(7-5-1)电连接通讯信号，GNSS数据存储模块(7-5-1)与远程控制模块(7-5-2)电连接通讯信号，数传电台(7-6)与远程控制模块(7-5-2)电连接通讯信号；
所述存供电模块(7-8)包括高能电池组(7-8-1)和存供电控制电路板(7-8-2)，高能电池组(7-8-1)和存供电控制电路板(7-8-2)电连接，所述柔性光伏发电板(7-2)电连接所述存供电控制电路板(7-8-2)，所述接收机控制主机(7-5)和数传电台(7-6)分别与高能电池组(7-8-1)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，其特征在于，所述固定基座(16)包括固定基准面(16-1)，所述固定基准面(16-1)下表面均匀可拆卸固定有至少三个固定支脚(16-2)，所述固定基准面(16-1)下表面中心位置处固定有固定垫条(16-3)，所述固定垫条(16-3)上开设有滑道(16-4-1)，所述固定基座面(16-1)中心开设有螺杆穿孔(16-5)，所述螺杆穿孔(16-5)内和所述滑道(16-4-1)内共同穿设有固定螺杆(16-4)，所述基座连接螺环(7-9)内设置内螺纹连接在所述固定螺杆(16-4)上；
所述固定基准面(16-1)下表面均匀固定有至少三个螺纹接口(16-6)，三个所述螺纹接口(16-6)的中心轴与所述固定基准面(16-1)呈120度夹角，所述固定支脚(16-2)通过螺纹连接的方式固定在所述螺纹接口(16-6)上；
固定支脚(16-2)设置为筒状，所述固定支脚(16-2)的上端通过螺纹连接在所述螺纹接口(16-6)上，所述固定支脚(16-2)下端收缩且套设有按压式尖脚(16-7)，所述固定支脚(16-2)靠近上端的内部还设置有高压胶体舱(16-14)，所述高压胶体舱(16-14)与按压式尖脚(16-7)之间的固定支脚(16-2)内设置有沿所述固定支脚(16-2)内侧壁设置的弹簧固定底面(16-9)，所述按压式尖脚(16-7)靠近固定支脚(16-2)上端的一侧连接有传动杆(16-10)，所述传动杆(16-10)穿过所述弹簧固定底面(16-9)连接有滑动密封活塞(16-11)，所述传动杆(16-10)位于弹簧固定底面(16-9)和按压式尖脚(16-7)之间的部分套设有压缩弹簧(16-8)，所述滑动密封活塞(16-11)远离弹簧固定底面(16-9)的一端伸入所述高压胶体舱(16-14)内，所述固定支脚(16-2)的下侧的内表面设置有活塞滑道(16-13)，所述滑动密封活塞(16-11)在所述活塞滑道(16-13)上滑动，所述滑动密封活塞(16-11)中心开设有喷注通道(16-17)，所述滑动密封活塞(16-11)侧壁中部开设有与所述喷注通道(16-17)连通的活塞洞口(16-12)，所述固定支脚(16-2)的下侧对应滑动密封活塞(16-11)的位置处还连接有喷注出口(16-15)，所述滑动密封活塞(16-11)向上滑动后喷注出口(16-15)和所述活塞洞口(16-12)接通；
所述固定支脚(16-2)上端还设置有与所述高压胶体舱(16-14)连接的灌装入口(16-16)；
所述按压式尖脚(16-7)远离固定支脚(16-2)的一端设置为尖状且其延伸方向与固定基准面(16-1)垂直；
所述喷注出口(16-15)远离所述固定支脚(16-2)的一端朝向所述按压式尖脚(16-7)；
所述固定螺杆(16-4)直径小于螺杆穿孔(16-5)的直径，所述滑道(16-4-1)的宽度与所述固定螺杆(16-4)直径相适应。
7.一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，其特征在于，采用权利要求6所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放装置，具体按照如下步骤实施：
步骤1，首次飞行，载荷吊舱挂扣(6)上连接航摄传感器(8)，通过多旋翼飞行平台(1)飞行，航摄传感器(8)获取高危变形体的影像或点云数据，建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设；
步骤2，第二次飞行，载荷吊舱挂扣(6)上连接GNSS监测终端一体机(7)，基于机载RTK差分模块(9)精密导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台(1)自主降高至设定高程上方5米处，距离传感器(5)和实时图传摄像机(4)将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台(10)和静态基站电台总成(13)以数传和图传信号形式传递给图传遥控器(15)，然后图传遥控器(15)发出电信号控制自驾仪模块(11)，自驾仪模块(11)控制多旋翼飞行平台(1)继续缓慢降高至设定投放点正上方0.3米处，地面图传遥控器(15)通过静态基站电台总成(13)和飞机通信电台(10)将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块(11)，自驾仪模块(11)控制飞机载荷吊舱挂扣(6)舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机(7)至地面；
步骤3，GNSS监测终端一体机(7)利用自身重力下落，借助固定基座(16)扎入地表，喷注出口(16-15)喷注速凝胶体进行二次固定，静置2分钟，GNSS监测终端一体机(7)稳固安放在监测点位；
步骤4，然后根据实时图传摄像机(4)将图像视频的图传信号通过飞机通信电台(10)和静态基站电台总成(13)传递给图传遥控器(15)进行目视投放效果评价或者根据首批观测数据随机项稳定性评价投放效果；
步骤5，重复步骤2-4，完成所有点位投放与投放效果评价。
8.根据权利要求7所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，其特征在于，所述步骤1中建立高危变形体实景三维模型或彩色点云数据，基于实景模型坡度进行设计点位的精准布设具体为：
步骤1.1，地面GNSS基准站架设已知点，并早于机载RTK差分模块(9)开机记录静态数据，地面GNSS基准站架历元采样频率不低于1Hz，当航摄传感器(8)为机载激光雷达时不低于5Hz；
步骤1.2，三维航线设计，参照高危变形体范围和公开的DEM数据，进行三维航线设计，获取航向重叠度、旁向重叠度及地面分辨率合格的航摄数据；
步骤1.3，根据步骤1.2设计的飞行路线由自驾仪模块(11)发出电信号控制多旋翼无人机平台(1)自主飞行，且飞行时搭载航摄传感器(8)进行自动航摄，机载RTK差分模块(9)获得实时动态差分RTK数据，多旋翼平飞速度小于等于20米/秒；
步骤1.4，飞行完毕后落地，经步骤1.3获取的实时动态差分RTK数据和航摄影像，根据电子耦合关系对应整理，结合测区地方转换关系计算曝光点外方位线元素地方坐标系下坐标值，航摄结束；
步骤1.5，根据精准相机参数和曝光点外方位线元素文件进行空中三角测量计算，空中三角测量设置曝光点外方位线元素准确观测权值，平差模型禁止平差修正相机参数，确保三个内方位元素不参与平差计算，根据光束法约束条件，平差曝光点外方位线元素最终值，完成无像控点空中三角测量计算；
步骤1.6，采用实景三维建模软件快速输出高危变形体现场OSGB格式实景三维模型或彩色点云三维模型；
步骤1.7，在实景三维模型中进行地质遥感解译和坡度计算，精准布设变形点，并遴选坡度小于30度点位，且四周2平方米地形平缓，对空开阔无遮挡，输出高危变形体监测点最终投放点坐标表。
9.根据权利要求7所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
步骤2.1，根据步骤1.7输出的最终投放点坐标表，图传遥控器(15)的飞控软件自动布设安全投放航线；
步骤2.2，自驾仪模块(11)根据机载RTK差分模块(9)将厘米级的定位坐标与步骤2.1布设的安全投放航线的航点坐标进行实时比对，实现厘米级导航飞行至预设投放点上空，多旋翼飞行平台(1)自主降高至设定高程上方5米处，距离传感器(5)和实时图传摄像机(4)将实时检测的距离和图像视频通过飞机通信电台(10)和静态基站电台总成(13)以数传和图传信号形式传递给图传遥控器(15)，然后图传遥控器(15)发出电信号控制自驾仪模块(11)，多旋翼飞行平台(1)继续缓慢降高至设定投放点正上方0.3米处；
步骤2.3，地面图传遥控器(15)通过静态基站电台总成(13)和飞机通信电台(10)将控制指令的数传通讯信号传递给自驾仪模块(11)，自驾仪模块(11)控制飞机载荷吊舱挂扣(6)舵机转动卡扣，精准投放GNSS监测终端一体机(7)至地面。
10.根据权利要求9所述的一种高危变形体GNSS监测终端非接触投放方法，其特征在于，所述的步骤4具体为：投放后，多旋翼无人机平台(1)爬升1米后持续悬停，实时图传摄像机(4)将图像视频通过飞机通信电台(10)和静态基站电台总成(13)以图传信号形式传递给图传遥控器(15)，图传遥控器(15)的屏幕上人机交互方式的目视查看，多旋翼无人机平台(1)持续悬停至目视GNSS监测终端一体机无明显沉降或倾斜时，方可返航，同时根据GNSS监测终端一体机回传首批监测数据进行随机项稳定性分析进行精细判定。
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112305564A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 长安大学 | 一种远程部署的地质灾害监测装置及其监测方法 |
| CN113804139A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-17 | 国家电网公司西南分部 | 一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置 |
| CN113932727A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-01-14 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 基于扫描全站仪与gnss的边坡变形监测方法及系统 |
| CN113978761A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-28 | 中国民用航空飞行学院 | 一种飞机机身检测机器人 |
| CN114035188A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 西南交通大学 | 一种地基雷达冰川流速高精度监测算法与系统 |
| CN114212251A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-03-22 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种陆上风电场无人机远程微观选址测图装置与方法 |
| CN114275160A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种具有多维度信息探测能力的航空平台及协同作业方法 |
| CN114394246A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-26 | 上海时的科技有限公司 | 大型倾转旋翼垂直起降固定翼无人机及其机载航电系统 |
| CN114637032A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-17 | 长安大学 | 一种无人机部署的滑坡灾害监测设备及其自适应固定方法 |
| CN114740704A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-12 | 上海沃兰特航空技术有限责任公司 | 一种冗余地面站远程操控系统 |
| CN117073570A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-17 | 四川高速公路建设开发集团有限公司 | 一种基于无人机的隧道变形程度检测系统及方法 |
| CN117870615A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 山东中建联岩土工程有限公司 | 一种建筑施工基坑沉降量测量设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106526636A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 梁晓东 | 一种基于北斗定位的高精度变形监测装置和方法 |
| CN107941204A (zh) * | 2016-10-07 | 2018-04-20 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | 飞行传感器 |
| CN207556453U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-29 | 黄观文 | 一种应急型滑坡监测集成设备 |
| CN108519045A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-11 | 桂林电子科技大学 | 一种北斗精密形变监测与预警系统 |
| CN109196305A (zh) * | 2016-07-29 | 2019-01-11 | 株式会社尼康·天宝 | 监控方法、监控系统以及程序 |
| CN208444012U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-29 | 深圳市北斗云信息技术有限公司 | 一种迷你rtk测量仪 |
| CN110736448A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-31 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种固定翼无人机免像控点三维建模与测图的装置及方法 |
-
2020
- 2020-02-18 CN CN202010099465.2A patent/CN111288963B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109196305A (zh) * | 2016-07-29 | 2019-01-11 | 株式会社尼康·天宝 | 监控方法、监控系统以及程序 |
| CN107941204A (zh) * | 2016-10-07 | 2018-04-20 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | 飞行传感器 |
| CN106526636A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 梁晓东 | 一种基于北斗定位的高精度变形监测装置和方法 |
| CN207556453U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-29 | 黄观文 | 一种应急型滑坡监测集成设备 |
| CN108519045A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-11 | 桂林电子科技大学 | 一种北斗精密形变监测与预警系统 |
| CN208444012U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-29 | 深圳市北斗云信息技术有限公司 | 一种迷你rtk测量仪 |
| CN110736448A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-31 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种固定翼无人机免像控点三维建模与测图的装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张钊,尚海兴,柯生学,马卫昭: "《差分系统在无人机测量1∶2000地形图中的应用》", 《西北水电》 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112305564A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 长安大学 | 一种远程部署的地质灾害监测装置及其监测方法 |
| CN113804139A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-17 | 国家电网公司西南分部 | 一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置 |
| CN113978761A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-28 | 中国民用航空飞行学院 | 一种飞机机身检测机器人 |
| CN113978761B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-04-21 | 中国民用航空飞行学院 | 一种飞机机身检测机器人 |
| CN113932727A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-01-14 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 基于扫描全站仪与gnss的边坡变形监测方法及系统 |
| CN114275160A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种具有多维度信息探测能力的航空平台及协同作业方法 |
| CN114035188A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 西南交通大学 | 一种地基雷达冰川流速高精度监测算法与系统 |
| CN114212251A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-03-22 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种陆上风电场无人机远程微观选址测图装置与方法 |
| CN114394246A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-26 | 上海时的科技有限公司 | 大型倾转旋翼垂直起降固定翼无人机及其机载航电系统 |
| CN114740704B (zh) * | 2022-04-25 | 2024-04-26 | 上海沃兰特航空技术有限责任公司 | 一种冗余地面站远程操控系统 |
| CN114740704A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-12 | 上海沃兰特航空技术有限责任公司 | 一种冗余地面站远程操控系统 |
| CN114637032A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-17 | 长安大学 | 一种无人机部署的滑坡灾害监测设备及其自适应固定方法 |
| CN117073570B (zh) * | 2023-10-12 | 2023-12-19 | 四川高速公路建设开发集团有限公司 | 一种基于无人机的隧道变形程度检测系统及方法 |
| CN117073570A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-17 | 四川高速公路建设开发集团有限公司 | 一种基于无人机的隧道变形程度检测系统及方法 |
| CN117870615A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 山东中建联岩土工程有限公司 | 一种建筑施工基坑沉降量测量设备 |
| CN117870615B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-24 | 山东中建联岩土工程有限公司 | 一种建筑施工基坑沉降量测量设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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