CN112416020A - 一种多光谱无人机采集控制系统 - Google Patents

一种多光谱无人机采集控制系统 Download PDF

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Abstract

一种多光谱无人机采集控制系统，涉及无人机巡检技术领域，所述地面站用于绘制航线，所述遥控站根据地面站绘制的航线自动或手动控制无人机飞行，还包括搭载在所述无人机上的多光谱测绘模块以及搭载在飞控系统内的防撞预警模块，所述多光谱测绘模块包括RTK定位模块和设置在无人机底部的多光谱相机，所述RTK定位模块用于无人机的精准定位，所述多光谱相机与飞控系统进行数据交互，所述防撞预警模块用于识别无人机周围200m的情况，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击，本发明识别无人机周围200M的情况，200M识别范围使得无人机可以及时规避固定障碍物或驱逐移动障碍物，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。

Description

一种多光谱无人机采集控制系统
技术领域
本发明涉及无人机巡检技术领域，具体涉及一种多光谱无人机采集控制系统。
背景技术
传统多光谱相机采集数据一般都是人工拿设备采集，对于地域复杂或高空地带，设备使用受限，效率较低，目前，存在将多光谱采集设备安装在无人机上，利用无人机飞行特性，可任意停留在任务需要的地面和空中位置，有效解决了多光谱相机使用的空间限制，大大提高设备使用的灵活性、便捷性，在现有技术中航空测绘大多通过无人机与多光谱测量仪进行结合进行测量，使得测量方便，控制精准，但是在现有技术中航空测量的无人机进场会出现与空中的鸟类碰撞，造成无人机螺旋桨损坏，无人机失控坠毁，使得多光谱测量仪坠毁，而多光谱测量仪和无人机造价过高，发生坠毁造成的损失过大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的多光谱采集设备与无人机结合进行航空测绘时，在飞行过程中容易与空中的鸟类碰撞，造成无人机螺旋桨损坏，无人机失控坠毁，使得多光谱测量仪坠毁，而多光谱测量仪和无人机造价过高，发生坠毁造成的损失过大的技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种多光谱无人机采集控制系统，包括装有飞控系统的无人机、遥控站、其内装有控制系统的地面站，所述地面站用于绘制航线，所述遥控站根据地面站绘制的航线自动或手动控制无人机飞行，还包括搭载在所述无人机上的多光谱测绘模块以及搭载在飞控系统内的防撞预警模块，所述多光谱测绘模块包括RTK定位模块和设置在无人机底部的多光谱相机，所述RTK定位模块用于无人机的精准定位，所述多光谱相机与飞控系统进行数据交互，所述防撞预警模块用于识别无人机周围200m的情况，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。
进一步的，所述防撞预警模块包括碰撞预警雷达，所述碰撞预警雷达连接有成像预判系统，所述成像预判系统连接有空中驱鸟模块、自动悬停模块和数据记录分析模块，所述自动悬停模块与飞控系统进行数据交互。
进一步的，防撞预警模块具体运行方法如下：
S1.当无人机在运行时即可启动碰撞预警雷达，当碰撞预警雷达感应到障碍物时将信号传输到成像预判系统；
S2.成像预判系统对感应的物体信号进行识别，若感应物体为移动物体时可判定为鸟类，即可将信号传输到空中驱鸟模块，即可启动空中驱鸟模块，将飞行鸟类驱离，若感应物体为非移动物体时即可判定为固定障碍物，即可将信号传输到自动悬停模块，不管是移动物体还是非移动物体都将信号传输到数据记录分析模块，进行储存；
S3.自动悬停模块收到信号时，即将信号传输到飞控系统，通过飞控系统控制无人机悬停；等待遥控站手动控制。
S4.所述数据记录分析模块收到数据时将固定区域内的移动障碍物和非移动障碍物进行统计，归类。
进一步的，所述空中驱鸟模块包括电源模块、主控模块、光线传感器和驱鸟模块；
所述电源模块与所述主控模块相连接；所述光线传感器与所述主控模块线连接，用于感知环境光强并向所述主控模块输出光感应信号；所述主控模块与所述驱鸟模块线连接，用于根据所述光感应信号选择所述驱鸟模块、根据所述成像预判系统的判定控制所选择的驱鸟模块启动，向所选择的驱鸟模块输出对应的控制信号来控制所述驱鸟模块；
所述驱鸟模块用于在所述控制信号的控制下进行驱鸟作业；所述驱鸟模块包括采用变频超声波驱鸟方式的超声驱鸟模块和采用频闪驱鸟方式的频闪驱鸟模块。
进一步的，所述数据记录分析模块为基于微型处理器、GPS和存储装置的一体化设备，通过GPS对测量区域进行建模，并限行，通过在微型处理器内设置测量区域内的移动障碍物和固定障碍物的数值上限，当检测数值超过设置上限时，下次测量同一区域时无人机会发出事故多发预警，提醒小心操控。
进一步的，所述地面站包括wifi发射模块，所述多光谱相机内设有wifi接收模块，所述地面站通过wifi发射模块发送多光谱相机的控制信号，所述多光谱相机通过wifi接收模块接收控制信号并执行。
进一步的，所述超声驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的超声波驱动电路、与所述超声波驱动电路相连接的超声波喇叭；所述频闪驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的LED频闪驱动电路、与所述LED频闪驱动电路相连接的LED频闪灯。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的多光谱无人机采集控制系统通过RTK定位模块精准定位搭载了多光谱相机的无人机平台，从而获得的多光谱地理信息的精度较高；依靠地面站可以自动规划无人机航线和大面积规划飞行任务，从而获得大面积的多光谱影像；通过遥控站可以手动控制无人机飞行，所述地面站可用于画航线自动控制无人机飞行，也可以用于大面积规划飞行任务，实现一键起飞和降落；无人机与防撞预警模块信息交互，通过防撞预警模块及时作出预判，避免无人机操控不小心出现空中碰撞，无人机连接有多光谱测绘模块，通过多光谱测绘模块实现航空测绘，无人机的电力系统为防撞预警模块和多光谱测绘模块提供电能，使得防撞预警模块和多光谱测绘模块有能源正常运转，防撞预警模块识别无人机周围200M的情况，200M识别范围使得无人机可以及时规避固定障碍物或驱逐移动障碍物，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明防撞预警模块的原理框图
图3为本发明的无人机与多光谱相机连接结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种多光谱无人机采集控制系统，包括装有飞控系统的无人机、遥控站、其内装有控制系统的地面站，所述地面站用于绘制航线，所述遥控站根据地面站绘制的航线自动或手动控制无人机飞行，还包括搭载在所述无人机上的多光谱测绘模块以及搭载在飞控系统内的防撞预警模块，所述多光谱测绘模块包括RTK定位模块和设置在无人机底部的多光谱相机，所述RTK定位模块用于无人机的精准定位，所述多光谱相机与飞控系统进行数据交互，所述防撞预警模块用于识别无人机周围200m的情况，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。
本发明所述的多光谱无人机采集控制系统通过RTK定位模块精准定位搭载了多光谱相机的无人机平台，从而获得的多光谱地理信息的精度较高；依靠地面站可以自动规划无人机航线和大面积规划飞行任务，从而获得大面积的多光谱影像；通过遥控站可以手动控制无人机飞行，所述地面站可用于画航线自动控制无人机飞行，也可以用于大面积规划飞行任务，实现一键起飞和降落；无人机与防撞预警模块信息交互，通过防撞预警模块及时作出预判，避免无人机操控不小心出现空中碰撞，无人机连接有多光谱测绘模块，通过多光谱测绘模块实现航空测绘，人机的电力系统为防撞预警模块和多光谱测绘模块提供电能，使得防撞预警模块和多光谱测绘模块有能源正常运转，防撞预警模块识别无人机周围200M的情况，200M识别范围使得无人机可以及时规避固定障碍物或驱逐移动障碍物，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。
进一步的，所述防撞预警模块包括碰撞预警雷达，所述碰撞预警雷达连接有成像预判系统，所述成像预判系统连接有空中驱鸟模块、自动悬停模块和数据记录分析模块，所述自动悬停模块与飞控系统进行数据交互。
进一步的，防撞预警模块具体运行方法如下：
S1.当无人机在运行时即可启动碰撞预警雷达，当碰撞预警雷达感应到障碍物时将信号传输到成像预判系统；
S2.成像预判系统对感应的物体信号进行识别，若感应物体为移动物体时可判定为鸟类，即可将信号传输到空中驱鸟模块，即可启动空中驱鸟模块，将飞行鸟类驱离，若感应物体为非移动物体时即可判定为固定障碍物，即可将信号传输到自动悬停模块，不管是移动物体还是非移动物体都将信号传输到数据记录分析模块，进行储存；
S3.自动悬停模块收到信号时，即将信号传输到飞控系统，通过飞控系统控制无人机悬停；等待遥控站手动控制。
S4.所述数据记录分析模块收到数据时将固定区域内的移动障碍物和非移动障碍物进行统计，归类。
进一步的，所述空中驱鸟模块包括电源模块、主控模块、光线传感器和驱鸟模块；
所述电源模块与所述主控模块相连接；所述光线传感器与所述主控模块线连接，用于感知环境光强并向所述主控模块输出光感应信号；所述主控模块与所述驱鸟模块线连接，用于根据所述光感应信号选择所述驱鸟模块、根据所述成像预判系统的判定控制所选择的驱鸟模块启动，向所选择的驱鸟模块输出对应的控制信号来控制所述驱鸟模块；
所述驱鸟模块用于在所述控制信号的控制下进行驱鸟作业；所述驱鸟模块包括采用变频超声波驱鸟方式的超声驱鸟模块和采用频闪驱鸟方式的频闪驱鸟模块。
主控模块与驱鸟模块相连接，用于根据光感应信号选择驱鸟模块、根据鸟类感知信号控制所选择的驱鸟模块启动、向所选择的驱鸟模块输出对应的控制信号来控制驱鸟模块。主控模块包括MCU电路等。
驱鸟模块用于在控制信号的控制下进行驱鸟作业。驱鸟模块包括采用变频超声波驱鸟方式的超声驱鸟模块和采用频闪驱鸟方式的频闪驱鸟模块。超声驱鸟模块包括与主控模块相连接的超声波驱动电路、与超声波驱动电路相连接的超声波喇叭。频闪驱鸟模块包括与主控模块相连接的LED频闪驱动电路、与LED频闪驱动电路相连接的LED频闪灯。
当成像预判系统感应到鸟类后，主控模块可以立即启动驱鸟，即在鸟类靠近飞行器200m的感应区时触发传感器而立即启动驱鸟程序。由于日照很强时LED驱鸟效果差，而早晨和傍晚光线较弱是LED驱鸟效果较好，故采用光照度监测，在光线较暗时采用定时LED频闪驱鸟，而超声波驱鸟在任何时段均可使用。而且，根据设定，主控模块控制超声驱鸟模块定时发出变频超声波来去年，变频可以防止鸟类产生适应性。
进一步的，所述数据记录分析模块为基于微型处理器、GPS和存储装置的一体化设备，通过GPS对测量区域进行建模，并限行，通过在微型处理器内设置测量区域内的移动障碍物和固定障碍物的数值上限，当检测数值超过设置上限时，下次测量同一区域时无人机会发出事故多发预警，提醒小心操控。
进一步的，所述地面站包括wifi发射模块，所述多光谱相机内设有wifi接收模块，所述地面站通过wifi发射模块发送多光谱相机的控制信号，所述多光谱相机通过wifi接收模块接收控制信号并执行。
进一步的，所述超声驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的超声波驱动电路、与所述超声波驱动电路相连接的超声波喇叭；所述频闪驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的LED频闪驱动电路、与所述LED频闪驱动电路相连接的LED频闪灯。
本发明成功突破地域和空间限制，把多光谱相机安装在无人机上，利用无人机飞行特性，可任意停留在任务需要的地面和空中位置，有效解决了多光谱相机使用的空间限制，大大提高设备使用的灵活性、便捷性
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种多光谱无人机采集控制系统，包括装有飞控系统的无人机、遥控站、其内装有控制系统的地面站，其特征在于：所述地面站用于绘制航线，所述遥控站根据地面站绘制的航线自动或手动控制无人机飞行，还包括搭载在所述无人机上的多光谱测绘模块以及搭载在飞控系统内的防撞预警模块，所述多光谱测绘模块包括RTK定位模块和设置在无人机底部的多光谱相机，所述RTK定位模块用于无人机的精准定位，所述多光谱相机与飞控系统进行数据交互，所述防撞预警模块用于识别无人机周围200m的情况，有效的提前规避障碍物，避免空中撞击。
2.根据权利要求1所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：所述防撞预警模块包括碰撞预警雷达，所述碰撞预警雷达连接有成像预判系统，所述成像预判系统连接有空中驱鸟模块、自动悬停模块和数据记录分析模块，所述自动悬停模块与飞控系统进行数据交互。
3.根据权利要求1所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：防撞预警模块具体运行方法如下：
S1.当无人机在运行时即可启动碰撞预警雷达，当碰撞预警雷达感应到障碍物时将信号传输到成像预判系统；
S2.成像预判系统对感应的物体信号进行识别，若感应物体为移动物体时可判定为鸟类，即可将信号传输到空中驱鸟模块，即可启动空中驱鸟模块，将飞行鸟类驱离，若感应物体为非移动物体时即可判定为固定障碍物，即可将信号传输到自动悬停模块，不管是移动物体还是非移动物体都将信号传输到数据记录分析模块，进行储存；
S3.自动悬停模块收到信号时，即将信号传输到飞控系统，通过飞控系统控制无人机悬停；等待遥控站手动控制。
S4.所述数据记录分析模块收到数据时将固定区域内的移动障碍物和非移动障碍物进行统计，归类。
4.根据权利要求2所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：所述空中驱鸟模块包括电源模块、主控模块、光线传感器和驱鸟模块；
所述电源模块与所述主控模块相连接；所述光线传感器与所述主控模块线连接，用于感知环境光强并向所述主控模块输出光感应信号；所述主控模块与所述驱鸟模块线连接，用于根据所述光感应信号选择所述驱鸟模块、根据所述成像预判系统的判定控制所选择的驱鸟模块启动，向所选择的驱鸟模块输出对应的控制信号来控制所述驱鸟模块；
所述驱鸟模块用于在所述控制信号的控制下进行驱鸟作业；所述驱鸟模块包括采用变频超声波驱鸟方式的超声驱鸟模块和采用频闪驱鸟方式的频闪驱鸟模块。
5.根据权利要求2所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：所述数据记录分析模块为基于微型处理器、GPS和存储装置的一体化设备，通过GPS对测量区域进行建模，并限行，通过在微型处理器内设置测量区域内的移动障碍物和固定障碍物的数值上限，当检测数值超过设置上限时，下次测量同一区域时无人机会发出事故多发预警，提醒小心操控。
6.根据权利要求1所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：所述地面站包括wifi发射模块，所述多光谱相机内设有wifi接收模块，所述地面站通过wifi发射模块发送多光谱相机的控制信号，所述多光谱相机通过wifi接收模块接收控制信号并执行。
7.根据权利要求4所述的一种多光谱无人机采集控制系统，其特征在于：所述超声驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的超声波驱动电路、与所述超声波驱动电路相连接的超声波喇叭；所述频闪驱鸟模块包括与所述主控模块相连接的LED频闪驱动电路、与所述LED频闪驱动电路相连接的LED频闪灯。
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