CN204228958U - 航拍激光测距打点装置 - Google Patents

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孙敏
任翔
郑晖
黎晓东
姜城
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Abstract

本实用新型提供一种航拍激光测距打点装置，包括：同步控制器、遥感探测装置、中心激光测距传感器和至少两个外围激光测距传感器；所述同步控制器分别与所述遥感探测装置、所述中心激光测距传感器和各个所述外围激光测距传感器连接。优点为：(1)使用激光测距传感器进行测距，具有体积小、重量轻、整个系统配置简单的优点，可搭载于小型无人机；(2)激光测距传感器价格低，有利于推广使用；(3)在某一时刻，当摄像机采集到一张遥感影像时，可提供无人机距离遥感影像中多个目标点的距离信息，为三维定位或影像拼接提高更多数量的辅助信息，减化了三维定位或三维成像或影像拼接的复杂度。

Description

航拍激光测距打点装置
技术领域
本实用新型属于航空遥感技术领域，具体涉及一种航拍激光测距打点装置。
背景技术
无人机遥感作为一种新的测绘方式，可以用于资源调查管理、环境监测、灾害评估等。为了获取地面的三维地形数据，三维机载激光雷达通常用于获取高精度的三维地形信息，但现有激光雷达技术存在以下几方面的问题：
(1)激光雷达重量与体积较大、系统复杂，在小型无人机上难以搭载；(2)尽管有部分激光雷达产品声称可搭载于小型无人机上，但其价格昂贵，目前全套装置价格近两百万元或更高，不利于推广使用；(3)激光雷达一次航飞获取的点云数据量非常庞大，后期数据处理工作量大，对于一些特殊应用，如应急救援而言，缺乏应用的针对性。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种航拍激光测距打点装置，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种航拍激光测距打点装置，包括：同步控制器、遥感探测装置、中心激光测距传感器和至少两个外围激光测距传感器；所述同步控制器分别与所述遥感探测装置、所述中心激光测距传感器和各个所述外围激光测距传感器连接；
其中，所述中心激光测距传感器的激光发射方向与所述遥感探测装置的遥感采集光轴重合且同向；各个所述外围激光测距传感器相对于所述中心激光测距传感器呈对称排列，并且，各个所述外围激光测距传感器的激光发射方向与所述中心激光测距传感器的激光发射方向之间具有相等的夹角。
优选的，所述外围激光测距传感器的配置数量为两个，分别为第一外围激光测距传感器和第二外围激光测距传感器；所述第一外围激光测距传感器的激光发射方向与所述中心激光测距传感器的激光发射方向之间的夹角为a，则满足：Arctan a＝(r–0.5)w/f；其中，r为自定义的常数项，其取值范围为[0.1～0.2]，w为相机幅宽，f为相机焦距。
优选的，还包括：主控制器、位置测量传感器、姿态测量传感器和无线传输装置；所述主控制器分别与所述位置测量传感器、所述姿态测量传感器、所述无线传输装置和所述同步控制器连接。
优选的，所述主控制器为无人机自驾控制系统。
优选的，还包括：增稳云台；所述遥感探测装置固定于所述增稳云台。
本实用新型提供的航拍激光测距打点装置具有以下优点：
(1)使用激光测距传感器进行测距，具有体积小、重量轻、整个系统配置简单的优点，可搭载于小型无人机；
(2)激光测距传感器价格低，有利于推广使用；
(3)在某一时刻，当摄像机采集到一张遥感影像时，可提供无人机距离遥感影像中多个目标点的距离信息，为三维定位或影像拼接提高更多数量的辅助信息，减化了三维定位或三维成像或影像拼接的复杂度。
附图说明
图1为本实用新型提供的航拍激光测距打点装置的结构示意图；
图2为安装3台激光测距传感器的航拍激光测距打点装置的结构示意图；
图3为遥感影像中定位激光点的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明：
结合图1，本实用新型提供一种航拍激光测距打点装置，包括：同步控制器、遥感探测装置、中心激光测距传感器和至少两个外围激光测距传感器；同步控制器分别与遥感探测装置、中心激光测距传感器和各个外围激光测距传感器连接；其中，激光测距传感器可采用现有各类红外测距传感器，遥感探测装置采用数码相机或数码录相机等设备；同步控制器为现有各类同步信号控制器件。
参考图2，1代表遥感探测装置，2为中心激光测距传感器，3和4分别为位于中心激光测距传感器左右两侧的外围激光测距传感器；由图2可以看出，中心激光测距传感器的激光发射方向与遥感探测装置的遥感采集光轴重合且同向；各个外围激光测距传感器相对于中心激光测距传感器呈对称排列，并且，各个外围激光测距传感器的激光发射方向与中心激光测距传感器的激光发射方向之间具有相等的夹角a。
可见，本实用新型中，设置有多个激光测距传感器，并且，激光测距传感器的激光发射方向与中心激光测距传感器的激光发射方向之间具有夹角，也就是说，各激光测距传感器指向不同的目标物。因此，在同步控制器的控制下，控制遥感探测装置和各个激光测距传感器同步动作，即：使遥感探测装置采集目标区域的遥感影像，同时，使各个激光测距传感器测量距离目标区域中不同目标点的距离信息，例如，当安装有三个激光测距传感器时，可得到三个距离信息；从而增多了三维定位和相邻影像拼接的辅助信息。
本实用新型中，对所设定的外围激光测距传感器的数量并不限制，参考图2，为设置两个外围激光测距传感器的示意图。此外，每个外围激光测距传感器的激光发射方向与中心激光测距传感器的激光发射方向之间的夹角也根据实际需要灵活设置。
将上述装置应用于无人机平台中，通过与其他设备配合，可用于三维定位或三维成像或影像拼接，具体的，还包括：主控制器、位置测量传感器、姿态测量传感器和无线传输装置；主控制器分别与位置测量传感器、姿态测量传感器、无线传输装置和同步控制器连接。此外，遥感探测装置与激光测距传感器等集成体还可固定于增稳云台，提高整体装置的稳定性。其中，位置测量传感器可采用GPS定位装置，用于测量影像获取时的地理位置信息；姿态测量传感器用于测量遥感探测装置在拍摄遥感影像时的姿态，无线传输装置用于实现主控制器与地面控制站的通信，为简化系统配置的复杂度，主控制器可直接采用无人机自驾控制系统。
本实用新型提供的航拍激光测距打点装置，可为影像拼接提供更多的匹配信息，加快影像拼接速度，使影像拼接达到在线实时处理的效果。
具体流程为：在无人机搭载该设备，按航拍作业要求，由无人机上的主控制器向同步控制器发送拍摄影像的触发信号；同步控制器每隔一定的时间间隔，使遥感探测装置进行影像拍摄；同时，同步控制器向激光测距传感器发送测距指令，使其在遥感探测装置拍摄影像的同时，进行同步距离测量。
当无人机沿航线飞行时，以安装三台激光测距传感器为例，对于遥感探测装置采集到的每张遥感影像，均包含有三个距离信息。当遥感影像拍摄的重叠度不小于60％时，每张遥感影像上可得到六个距离信息，如图3所示，箭头指向为无人机航向，航拍作业通常要求，所拍摄相邻航片的重叠度在航向需保持在60％以上，旁向一般需保持在30％以上。为确保航拍时旁向30％的重叠区域有激光点，则外围激光测距传感器的激光发射方向与中心激光测距传感器的激光发射方向之间的夹角a需满足以下条件：Arctan a＝(r–0.5)w/f；其中，r为自定义的常数项，其取值范围为[0.1～0.2]，w为相机幅宽，f为相机焦距。
当然，也可以在同步控制器的控制下，使同步控制器向激光测距传感器发送的测距触发信号的频率为向遥感探测装置发送的拍摄触发信息的2倍以上，例如3倍，则对于每张遥感影像，均包含3*3个距离信息，从而为后续影像处理提高更多的辅助信息。
本实用新型提供的航拍激光测距打点装置具有以下优点：
(1)使用激光测距传感器进行测距，具有体积小、重量轻、整个系统配置简单的优点，可搭载于小型无人机；
(2)激光测距传感器价格低，有利于推广使用；
(3)在某一时刻，当摄像机采集到一张遥感影像时，可提供无人机距离遥感影像中多个目标点的距离信息，为三维定位或影像拼接提高更多数量的辅助信息，减化了三维定位或三维成像或影像拼接的复杂度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种航拍激光测距打点装置，其特征在于，包括：同步控制器、遥感探测装置、中心激光测距传感器和至少两个外围激光测距传感器；所述同步控制器分别与所述遥感探测装置、所述中心激光测距传感器和各个所述外围激光测距传感器连接；
其中，所述中心激光测距传感器的激光发射方向与所述遥感探测装置的遥感采集光轴重合且同向；各个所述外围激光测距传感器相对于所述中心激光测距传感器呈对称排列，并且，各个所述外围激光测距传感器的激光发射方向与所述中心激光测距传感器的激光发射方向之间具有相等的夹角。
2.根据权利要求1所述的航拍激光测距打点装置，其特征在于，所述外围激光测距传感器的配置数量为两个，分别为第一外围激光测距传感器和第二外围激光测距传感器；所述第一外围激光测距传感器的激光发射方向与所述中心激光测距传感器的激光发射方向之间的夹角为a，则满足：Arctan a＝(r–0.5)w/f；其中，r为自定义的常数项，其取值范围为[0.1～0.2]，w为相机幅宽，f为相机焦距。
3.根据权利要求1所述的航拍激光测距打点装置，其特征在于，还包括：主控制器、位置测量传感器、姿态测量传感器和无线传输装置；所述主控制器分别与所述位置测量传感器、所述姿态测量传感器、所述无线传输装置和所述同步控制器连接。
4.根据权利要求3所述的航拍激光测距打点装置，其特征在于，所述主控制器为无人机自驾控制系统。
5.根据权利要求3所述的航拍激光测距打点装置，其特征在于，还包括：增稳云台；所述遥感探测装置固定于所述增稳云台。
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