CN114659500A - 一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法，包括地面终端、带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船，带测绘功能的无人机包括安装板和夹持单元，安装板前后壁面之间通过滑槽滑动连接有横向对称分布的滑动板，滑动板内腔远离安装板中心轴线的壁面上均设有纵向均匀分布的弹簧，弹簧的内侧端头分别与安装板的内腔对应壁面固定连接；该基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，采用带测绘功能的无人机和无人船分别测绘数据，最后将数据传输至地面终端，由图像处理芯片合成三维岛礁地形，以不同高度不同视角分别进行测绘，最终综合两种测绘数据的方法提升了测绘的精准度，提高了岛礁地形测绘的效率，使得合成的岛礁地形更加逼真。

Description

一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法
技术领域
本发明涉及测绘技术领域，具体为一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法。
背景技术
测绘，是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集并绘制成图，而随着无人机和无人船技术的不断发展，无人机和无人船已经被广泛应用于地形图测绘工作中，无人机主要用于搭载摄像仪从高空对地形进行测绘，而无人艇则是对目标海域具有一定深度海底进行检测，现有技术中：授权公布号CN212685921 U的专利公开了涉及一种基于无人机的测绘装置，包括机体，所述机体两侧均设有防护机构，所述防护机构包括安装条和若干个弹性块，所述安装条插接在所述机体内，若干个所述弹性块固定在所述安装条外侧端面上，且若干个所述弹性块均匀分布，所述安装条顶部和底部均固定连接有定位块，但这种方式，不适用于各种不同型号的载具，不便于下一步操作的顺利进行，在应对岛礁上不同地形测绘时不能进行更换，在需要使用不同直径测绘摄像头时，需要更换匹配的部件，岛礁地形测绘的效率较低，而且无法提供不同视角的测绘数据，导致其测绘数据准确度不高，合成的地形图真实度不能令人满意，为此，我们提出一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法，采用无人机和无人船分别测绘，集中合成三维岛礁地形的方式，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，包括地面终端、带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船，带测绘功能的无人机包括安装板和夹持单元；
安装板：其前后壁面之间通过滑槽滑动连接有横向对称分布的滑动板，滑动板内腔远离安装板中心轴线的壁面上均设有纵向均匀分布的弹簧，弹簧的内侧端头分别与安装板的内腔对应壁面固定连接，滑动板上表面远离安装板的端头处均设有纵向对称分布的固定螺套，安装板的下表面设有伸缩杆，伸缩杆外弧面设置的限位孔内螺纹连接有限位螺栓，限位螺栓的内侧端头与伸缩杆的伸缩端外弧面接触；
夹持单元：设置于伸缩杆的伸缩端底端，夹持单元的下端夹持有测绘摄像头，测绘摄像头自带存储组件和无线传输组件；
其中：所述测绘摄像头与地面终端连接，所述地面终端包括通信模块、图像处理芯片、PLC控制器、显示模块和电源模块，所述PLC控制器与通信模块、图像处理芯片、显示模块和电源模块连接，所述通信模块与带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船分别连接，采用带测绘功能的无人机和无人船分别测绘数据，最后将数据传输至地面终端，由图像处理芯片合成三维岛礁地形，以不同高度不同视角分别进行测绘，最终综合两种测绘数据的方法提升了测绘的精准度，提高了岛礁地形测绘的效率，使得岛礁测绘数据更加真实有效。
进一步的，所述固定螺套的内部均螺纹连接有操作杆，操作杆的外弧面上端均通过轴承转动连接有活动夹板，达到了各种不同型号载具快速固定的目的。
进一步的，所述夹持单元包括防护壳、齿轮一、齿轮二、固定柱、固定夹板和驱动组件，所述防护壳设置于伸缩杆的伸缩端底端，防护壳的底壁面中部通过转轴转动连接有齿轮一，防护壳的底壁面远离圆心处通过转轴转动连接有均匀分布的齿轮二，齿轮二均与齿轮一啮合连接，齿轮二的下端面均设有固定柱，固定柱分别贯穿防护壳下表面对应设置的弧形槽并在端头处设有固定夹板，均匀分布的固定夹板之间夹持有测绘摄像头，齿轮一的上端面设有驱动组件，驱动组件通过转轴与防护壳的内弧面转动连接，满足了不同直径测绘摄像头快速夹持的需求。
进一步的，所述驱动组件包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮设置于齿轮一的上端面，防护壳的内部通过转轴转动连接有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合连接，起到快速传动的作用。
进一步的，所述蜗杆前端的转轴前端面贯穿防护壳的外弧面并在端头处设有插头，插头外弧面通过限位槽插接有限位板，限位板前表面左端设置的锁止孔内螺纹连接有锁止螺栓，锁止螺栓的后端与防护壳外弧面设置的螺孔螺纹连接，使得测绘摄像头在使用时能够更加稳定。
进一步的，所述安装板的上表面设有纵向均匀分布的条板，条板的上表面均设有横向均匀分布的吸盘，能够进一步的与载具进行固定。
进一步的，所述活动夹板的下表面均设有防滑垫，大大增加了活动夹板固定时的摩擦力。
本发明还提供一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，在同一地点分别释放无人机和无人船，无人机和无人船以顺时针方向开始测绘工作；
步骤二，无人机和无人船以无线传输的形式实时将测试数据传输至地面终端，地面终端接收到数据后，由图像处理芯片将数据合成三维图形，并在显示模块显示；
步骤三，等完成一遍测绘后，无人机和无人船以逆时针方向再测绘一遍，进一步完整三维图形，不同方向的两次测绘，使数据点位丰富，也更真实，合成的三维岛礁地形真实度更高。
进一步的，当测绘结束后，无人机和无人船分别用自身存储的数据来优化三维图形，无人机和无人船本身存储的数据可以用来补充传输过程中的数据丢失。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提供的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置及方法，具有以下好处：
1、分别用无人机和无人船测绘，再将测绘数据综合合成三维岛礁地形，在无人机使用时，由相关工作人员根据无人机机身的宽度将滑动板从安装板内拉出，然后将无人机放置于横向相邻的固定螺套之间后松开拉住滑动板的手，此时受力被拉伸的弹簧则立即收缩带动对应的滑动板滑入安装板内，并通过固定螺套限制将安装板及其附属机构夹持在无人机的机身上，然后工作人员将安装板向上推移，使得吸盘与载具吸附，从而能够进一步的与载具进行固定，在此之后工作人员将操作杆依次螺入固定螺套内，在此期间手持活动夹板，使得活动夹板始终与载具位置对应，直至使活动夹板与无人机的机身接触后停止旋转操作杆，同理使用无人船时也重复上述操作即可，达到了各种不同型号载具快速固定的目的，便于下一步操作的顺利进行，在应对岛礁上不同地形测绘时能够快速的进行更换，根据实际使用需要，工作人员松开限位螺栓，然后调节伸缩杆伸缩端的伸出长度，以此来调节测绘摄像头与载具之间的距离，调节到合适的距离之后拧紧限位螺栓即可，从而对伸缩杆进行限位。
2、工作人员将选取合适的测绘摄像头，并放置于防护壳的下端面中部，然后工作人员旋转蜗杆，蜗杆转动带动蜗轮同步转动，蜗轮转动带动齿轮一转动，由于齿轮二均与齿轮一啮合连接，当齿轮一转动时带动齿轮二同步转动，齿轮二转动则通过固定柱带动固定夹板同步向防护壳的中心处合拢，以此将测绘摄像头夹持住，满足了不同直径测绘摄像头快速夹持的需求，大大提高了岛礁地形测绘的效率。
3、工作人员将限位板插到插头上，然后通过锁止螺栓与防护壳外弧面设置的螺孔螺纹连接，以此对蜗杆进行限位，从而使得测绘摄像头在使用时能够更加稳定。
附图说明
图1为本发明一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置中无人机的结构示意图；
图2为本发明一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置中无人机的剖视结构示意图；
图3为本发明一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置中无人机中夹持单元的结构示意图。
图中：1安装板、2滑动板、3弹簧、4固定螺套、5操作杆、6活动夹板、7伸缩杆、8限位螺栓、9夹持单元、91防护壳、92齿轮一、93齿轮二、94固定柱、95固定夹板、96驱动组件、961蜗轮、962蜗杆、10插头、11限位板、12锁止螺栓、13测绘摄像头、14条板、15吸盘、16防滑垫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：
实施例一：一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，包括地面终端、带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船，带测绘功能的无人机包括安装板1和夹持单元9；
安装板1：安装板1对其附属机构提供安装支撑场所，其前后壁面之间通过滑槽滑动连接有横向对称分布的滑动板2，滑动板2内腔远离安装板1中心轴线的壁面上均设有纵向均匀分布的弹簧3，弹簧3的内侧端头分别与安装板1的内腔对应壁面固定连接，滑动板2上表面远离安装板1的端头处均设有纵向对称分布的固定螺套4，安装板1的下表面设有伸缩杆7，伸缩杆7外弧面设置的限位孔内螺纹连接有限位螺栓8，限位螺栓8的内侧端头与伸缩杆7的伸缩端外弧面接触，固定螺套4的内部均螺纹连接有操作杆5，操作杆5的外弧面上端均通过轴承转动连接有活动夹板6，安装板1的上表面设有纵向均匀分布的条板14，条板14则起到过度安装的作用，条板14的上表面均设有横向均匀分布的吸盘15，活动夹板6的下表面均设有防滑垫16，而防滑垫16的设置则大大增加了活动夹板6固定时的摩擦力；
夹持单元9：设置于伸缩杆7的伸缩端底端，夹持单元9的下端夹持有测绘摄像头13，，测绘摄像头13自带存储组件和无线传输组件，起到测绘的作用；
其中：测绘摄像头13与地面终端连接，地面终端包括通信模块、图像处理芯片、PLC控制器、显示模块和电源模块，PLC控制器与通信模块、图像处理芯片、显示模块和电源模块连接，通信模块与带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船分别连接，采用带测绘功能的无人机和无人船分别测绘数据，最后将数据传输至地面终端，由图像处理芯片合成三维岛礁地形，以不同高度不同视角分别进行测绘，最终综合两种测绘数据的方法提升了测绘的精准度，提高了岛礁地形测绘的效率，使得岛礁测绘数据更加真实有效。
具体的，这样设置，在无人机使用时，由相关工作人员根据无人机机身的宽度将滑动板2从安装板1内拉出，然后将无人机放置于横向相邻的固定螺套4之间后松开拉住滑动板2的手，此时受力被拉伸的弹簧3则立即收缩带动对应的滑动板2滑入安装板1内，并通过固定螺套4限制将安装板1及其附属机构夹持在无人机的机身上，然后工作人员将安装板1向上推移，使得吸盘15与载具吸附，从而能够进一步的与载具进行固定，在此之后工作人员将操作杆5依次螺入固定螺套4内，在此期间手持活动夹板6，使得活动夹板6始终与载具位置对应，直至使活动夹板6与无人机的机身接触后停止旋转操作杆5，同理使用无人船时也重复上述操作即可，达到了各种不同型号载具快速固定的目的，便于下一步操作的顺利进行，在应对岛礁上不同地形测绘时能够快速的进行更换，根据实际使用需要，工作人员松开限位螺栓8，然后调节伸缩杆7伸缩端的伸出长度，以此来调节测绘摄像头13与载具之间的距离，调节到合适的距离之后拧紧限位螺栓8即可，从而对伸缩杆7进行限位。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例中，夹持单元9包括防护壳91、齿轮一92、齿轮二93、固定柱94、固定夹板95和驱动组件96，防护壳91设置于伸缩杆7的伸缩端底端，防护壳91的底壁面中部通过转轴转动连接有齿轮一92，防护壳91的底壁面远离圆心处通过转轴转动连接有均匀分布的齿轮二93，齿轮二93均与齿轮一92啮合连接，齿轮二93的下端面均设有固定柱94，固定柱94分别贯穿防护壳91下表面对应设置的弧形槽并在端头处设有固定夹板95，均匀分布的固定夹板95之间夹持有测绘摄像头13，齿轮一92的上端面设有驱动组件96，驱动组件96通过转轴与防护壳91的内弧面转动连接，驱动组件96包括蜗轮961和蜗杆962，蜗轮961设置于齿轮一92的上端面，防护壳91的内部通过转轴转动连接有蜗杆962，蜗杆962与蜗轮961啮合连接。
具体的，这样设置，工作人员将选取合适的测绘摄像头13，并放置于防护壳91的下端面中部，然后工作人员旋转蜗杆962，蜗杆962转动带动蜗轮961同步转动，蜗轮961转动带动齿轮一92转动，由于齿轮二93均与齿轮一92啮合连接，当齿轮一92转动时带动齿轮二93同步转动，齿轮二93转动则通过固定柱94带动固定夹板95同步向防护壳91的中心处合拢，以此将测绘摄像头13夹持住，满足了不同直径测绘摄像头13快速夹持的需求，大大提高了岛礁地形测绘的效率。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例中，蜗杆962前端的转轴前端面贯穿防护壳91的外弧面并在端头处设有插头10，插头10外弧面通过限位槽插接有限位板11，限位板11前表面左端设置的锁止孔内螺纹连接有锁止螺栓12，锁止螺栓12的后端与防护壳91外弧面设置的螺孔螺纹连接。
具体的，这样设置，工作人员将限位板11插到插头10上，然后通过锁止螺栓12与防护壳91外弧面设置的螺孔螺纹连接，以此对蜗杆962进行限位，从而使得测绘摄像头13在使用时能够更加稳定。
本发明提供的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置的工作原理如下：分别使用无人机和无人船同时测绘，实时将测绘数据传输到地面终端，地面终端根据测绘数据合成三维图像，在无人机使用时，由相关工作人员根据无人机机身的宽度将滑动板2从安装板1内拉出，然后将无人机放置于横向相邻的固定螺套4之间后松开拉住滑动板2的手，此时受力被拉伸的弹簧3则立即收缩带动对应的滑动板2滑入安装板1内，并通过固定螺套4限制将安装板1及其附属机构夹持在无人机的机身上，然后工作人员将安装板1向上推移，使得吸盘15与载具吸附，从而能够进一步的与载具进行固定，在此之后工作人员将操作杆5依次螺入固定螺套4内，在此期间手持活动夹板6，使得活动夹板6始终与载具位置对应，直至使活动夹板6与无人机的机身接触后停止旋转操作杆5，同理使用无人船时也重复上述操作即可，达到了各种不同型号载具快速固定的目的，便于下一步操作的顺利进行，在应对岛礁上不同地形测绘时能够快速的进行更换，根据实际使用需要，工作人员松开限位螺栓8，然后调节伸缩杆7伸缩端的伸出长度，以此来调节测绘摄像头13与载具之间的距离，调节到合适的距离之后拧紧限位螺栓8即可，从而对伸缩杆7进行限位，然后工作人员将选取合适的测绘摄像头13，并放置于防护壳91的下端面中部，然后工作人员旋转蜗杆962，蜗杆962转动带动蜗轮961同步转动，蜗轮961转动带动齿轮一92转动，由于齿轮二93均与齿轮一92啮合连接，当齿轮一92转动时带动齿轮二93同步转动，齿轮二93转动则通过固定柱94带动固定夹板95同步向防护壳91的中心处合拢，以此将测绘摄像头13夹持住，满足了不同直径测绘摄像头13快速夹持的需求，大大提高了岛礁地形测绘的效率，最后工作人员将限位板11插到插头10上，然后通过锁止螺栓12与防护壳91外弧面设置的螺孔螺纹连接，以此对蜗杆962进行限位，从而使得测绘摄像头13在使用时能够更加稳定，而防滑垫16的设置则大大增加了活动夹板6固定时的摩擦力。
本发明的另一方面，提供一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘方法，其包括以下步骤：
步骤一，在同一地点分别释放无人机和无人船，无人机和无人船以顺时针方向开始测绘工作；
步骤二，无人机和无人船以无线传输的形式实时将测试数据传输至地面终端，地面终端接收到数据后，由图像处理芯片将数据合成三维图形，并在显示模块显示；
步骤三，等完成一遍测绘后，无人机和无人船以逆时针方向再测绘一遍，进一步完整三维图形，不同方向的两次测绘，使数据点位丰富，也更真实，合成的三维岛礁地形真实度更高。
其中，当测绘结束后，无人机和无人船分别用自身存储的数据来优化三维图形，无人机和无人船本身存储的数据可以用来补充传输过程中的数据丢失。
值得注意的是，本实施例中所公开的带测绘功能的无人船为外购产品，使用的是现有技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：包括地面终端、带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船，带测绘功能的无人机包括安装板(1)和夹持单元(9)；
安装板(1)：其前后壁面之间通过滑槽滑动连接有横向对称分布的滑动板(2)，滑动板(2)内腔远离安装板(1)中心轴线的壁面上均设有纵向均匀分布的弹簧(3)，弹簧(3)的内侧端头分别与安装板(1)的内腔对应壁面固定连接，滑动板(2)上表面远离安装板(1)的端头处均设有纵向对称分布的固定螺套(4)，安装板(1)的下表面设有伸缩杆(7)，伸缩杆(7)外弧面设置的限位孔内螺纹连接有限位螺栓(8)，限位螺栓(8)的内侧端头与伸缩杆(7)的伸缩端外弧面接触；
夹持单元(9)：设置于伸缩杆(7)的伸缩端底端，夹持单元(9)的下端夹持有测绘摄像头(13)，测绘摄像头(13)自带存储组件和无线传输组件；
其中：所述测绘摄像头(13)与地面终端连接，所述地面终端包括通信模块、图像处理芯片、PLC控制器、显示模块和电源模块，所述PLC控制器与通信模块、图像处理芯片、显示模块和电源模块连接，所述通信模块与带测绘功能的无人机和带测绘功能的无人船分别连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述固定螺套(4)的内部均螺纹连接有操作杆(5)，操作杆(5)的外弧面上端均通过轴承转动连接有活动夹板(6)。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述夹持单元(9)包括防护壳(91)、齿轮一(92)、齿轮二(93)、固定柱(94)、固定夹板(95)和驱动组件(96)，所述防护壳(91)设置于伸缩杆(7)的伸缩端底端，防护壳(91)的底壁面中部通过转轴转动连接有齿轮一(92)，防护壳(91)的底壁面远离圆心处通过转轴转动连接有均匀分布的齿轮二(93)，齿轮二(93)均与齿轮一(92)啮合连接，齿轮二(93)的下端面均设有固定柱(94)，固定柱(94)分别贯穿防护壳(91)下表面对应设置的弧形槽并在端头处设有固定夹板(95)，均匀分布的固定夹板(95)之间夹持有测绘摄像头(13)，齿轮一(92)的上端面设有驱动组件(96)，驱动组件(96)通过转轴与防护壳(91)的内弧面转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述驱动组件(96)包括蜗轮(961)和蜗杆(962)，所述蜗轮(961)设置于齿轮一(92)的上端面，防护壳(91)的内部通过转轴转动连接有蜗杆(962)，蜗杆(962)与蜗轮(961)啮合连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述蜗杆(962)前端的转轴前端面贯穿防护壳(91)的外弧面并在端头处设有插头(10)，插头(10)外弧面通过限位槽插接有限位板(11)，限位板(11)前表面左端设置的锁止孔内螺纹连接有锁止螺栓(12)，锁止螺栓(12)的后端与防护壳(91)外弧面设置的螺孔螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述安装板(1)的上表面设有纵向均匀分布的条板(14)，条板(14)的上表面均设有横向均匀分布的吸盘(15)。
7.根据权利要求2所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘装置，其特征在于：所述活动夹板(6)的下表面均设有防滑垫(16)。
8.一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在同一地点分别释放无人机和无人船，无人机和无人船以顺时针方向开始测绘工作；
步骤二，无人机和无人船以无线传输的形式实时将测试数据传输至地面终端，地面终端接收到数据后，由图像处理芯片将数据合成三维图形，并在显示模块显示；
步骤三，等完成一遍测绘后，无人机和无人船以逆时针方向再测绘一遍，进一步优化三维图形。
9.根据权利要求8所述的一种基于无人机和无人船的岛礁地形测绘方法，其特征在于：当测绘结束后，无人机和无人船分别用自身存储的数据来优化三维图形。
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