CN205229460U - 一种基于无人机的电力线三维重建系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无人机的电力线三维重建系统，包括机载装置和地面装置；机载装置包括无人机处理器和分别与其连接的激光扫描装置、动态载波相位差分GPS模块和姿态测量装置；地面装置包括地面处理器和分别与其连接的数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；机载装置和地面装置通过数据链路连接；本实用新型精度高、误差小，并且在野外作业时可快速完成数据处理，对数据进行分析，减少传统的外场采集数据、内场对数据进行后处理带来的误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机航拍技术，具体涉及一种基于无人机的电力线三维重建系统。
背景技术
空间信息获取技术，正朝着多传感器、多平台、多极化、多角度、高空分辨率、高时相分辨率、多光谱等方向发展；机载激光技术的产生，作为一种新兴的空间对地观测技术，在多等级三维空间信息的实时获取方面取得了进展；但是机载激光搭载的传感器与地基三维扫描仪不同，机载扫描系统是针对下方的地面进行扫描，视场角度较小，形成一条狭窄的扫描条带，宽度一般不超过1000m，探测距离更远；所以一般精度相对较低，扫描点密度相对较小，并且搭载在运动平台上，需要精确的定位数据才能完成地面点三维坐标的解算。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于无人机的电力线三维重建系统。
本实用新型采用的技术方案是：一种基于无人机的电力线三维重建系统，包括机载装置和地面装置；机载装置包括无人机处理器和分别与其连接的激光扫描装置、动态载波相位差分GPS模块和姿态测量装置；地面装置包括地面处理器和分别与其连接的数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；机载装置和地面装置通过数据链路连接；
所述激光扫描装置采集地面信息；
所述姿态测量装置获取激光扫描装置的姿态信息；
所述动态载波相位差分GPS模块为激光扫描装置提供定位信息，计算激光脚点的空间位置；与姿态测量装置协同工作，校正姿态测量装置系统误差，计算激光发射角；提供无人机实时空间位置数据；
所述无人机处理器接收激光扫描装置、姿态测量装置和动态载波相位差分GPS系统数据，并将数据发送给地面处理器。
所述地面处理器接收无人机处理器发送的数据，对数据进行处理分别发送给数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；并接收数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块发送的数据，将处理结果发送给无人机处理器；
所述数据保存处理模块保存激光扫描装置数据，并对数据进行处理；
所述控制操作模块根据地面处理器的处理结果对无人机进行控制操作；
所述显示模块显示地面处理器对电力线点云的处理结果。
进一步的，所述激光扫描装置包括激光发射器、接收机、激光测距装置和传动装置；激光发射器通过传动装置连接激光测距装置；激光发射器还连接接收机。
进一步的，所述激光发射器为机载激光扫描仪。
进一步的，所述无人机处理器包括导航、定位和管理单元。
进一步的，所述显示模块还包括次系统，在可视化的基础上对三维点云进行交互。
进一步的，所述机载激光扫描仪包括ALTMGemini/3100型扫描仪或Harrier56/24，FalconⅢ型激光扫描仪。
进一步的，所述数据链路包括无线数据链路和有线数据链路。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型使用动态载波相位差分GPS模块，可以测量机载激光扫描仪的位置和速率，精度高；
（2）本实用新型使用动态载波相位差分GPS模块，其误差不随时间积累，可以校正姿态测量装置的累计误差；
（3）本实用新型在野外作业时可快速完成数据处理，并对数据进行分析，减少传统的外场采集数据、内场对数据进行后处理带来的误差。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。
一种基于无人机的电力线三维重建系统，包括机载装置和地面装置；记载装置包括无人机处理器和分别与其连接的激光扫描装置、动态载波相位差分GPS模块和姿态测量装置；地面装置包括地面处理器和分别与其连接的数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；机载装置和地面装置通过数据链路连接；
所述激光扫描装置采集地面信息；激光扫描就是根据相位测量原理和脉冲测量方法采用一定的模式发射一系列激光束以实现对地面的高密度采样；
所述姿态测量装置获取激光扫描装置的姿态信息；姿态测量装置（IMU）具有完全独立工作的能力，有姿态测量功能，不需要在系统间交换信号，能快速测量激光扫描装置中传感器瞬间的移动、定位、速度，并输出姿态信息；但是IMU误差随时间迅速积累增长；由于IMU系统是单独使用，采用连续工作方式，即由初始姿态开始检测变化量；当系统开始工作后，在没有外部校正数据输入的情况下，系统无法自动校正误差，误差会随时间积累；但是本系统中配合动态载波相位差分GPS模块使用，可以校正IMU的系统误差；
所述动态载波相位差分GPS模块为激光扫描装置提供定位信息，计算激光脚点的空间位置；与姿态测量装置协同工作，校正姿态测量装置系统误差，计算激光发射角；提供无人机实时空间位置数据；
所述无人机处理器接收激光扫描装置、姿态测量装置和动态载波相位差分GPS系统数据，并将数据发送给地面处理器；
所述地面处理器接收无人机处理器发送的数据，对数据进行处理分别发送给数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；并接收数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块发送的数据，将处理结果发送给无人机处理器；地面处理器可以完成无人机的航线规划、在线监视无人机飞行参数（无人机健康状况、飞行数据、告警信息）、实时发送遥控指令并将飞行信息发送到数据保存处理模块进行保存；
所述数据保存处理模块保存激光扫描装置数据，并对数据进行处理；
所述控制操作模块根据地面处理器的处理结果对无人机进行控制操作；
所述显示模块显示地面处理器对电力线点云的处理结果。
进一步的，所述激光扫描装置包括激光发射器、接收机、激光测距装置和传动装置；激光发射器通过传动装置连接激光测距装置；激光发射器还连接接收机；激光测距装置可实时测量激光束的发射方向，传动装置连接激光测距装置可根据激光测距装置所测激光方向改变激光发射方向，进而改变激光脚点的位置。
进一步的，所述激光发射器为机载激光扫描仪。
进一步的，所述无人机处理器包括导航、定位和管理单元；同步记录激光扫描仪数据、姿态测量装置（IMU）的加速度和角速度的增量，GPS的位置等。
进一步的，所述姿态测量装置获取激光扫描装置的姿态信息包括激光扫描装置的加速度、角速度、位置、俯仰角、航偏角和翻滚角信息。
进一步的，所述数据保存处理模块对激光扫描装置数据的处理包括点云数据的分割、滤波和分类，将不同目标物上的激光点分离；比如将地面点和建筑物或电力线上的激光点的分离，激光点经过分离后可以减少后续计算对资源的占用，并为随后的地物分离和识别提供基础。
进一步的，所述显示模块还包括次系统，在可视化的基础上对三维点云进行交互；次系统采用多线程技术、并行计算等策略，实现点云的实时可视化，在可视化基础上对海量三维点云进行高效交互，包括选择、删除、移动等。
进一步的，所述机载激光扫描仪包括ALTMGemini/3100型激光扫描仪或Harrier56/24，FalconⅢ型激光扫描仪，但不仅限于此两种。
进一步的，所述数据链路包括无线数据链路和有线数据链路。
本实用新型通过机载装置获取所需区域的电力线三维点云数据，通过地面处理器对电力线点云的三维拼接及展示功能；机载装置与地面装置主要通过无线网进行通信，激光扫描仪所扫描的海量数据亦可通过有线传输；本实用新型主要包括三部分：无人机机载激光扫描仪获取所需地区的三维数据、地面处理器完成对无人机的控制及后期的数据处理、进行电力线数据的三维展示；这三部分内容分别需要不同的技术支撑，因此整个系统的功能需要协调这些技术。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：包括机载装置和地面装置；机载装置包括无人机处理器和分别与其连接的激光扫描装置、动态载波相位差分GPS模块和姿态测量装置；地面装置包括地面处理器和分别与其连接的数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；机载装置和地面装置通过数据链路连接；
所述激光扫描装置采集地面信息；
所述姿态测量装置获取激光扫描装置的姿态信息；
所述动态载波相位差分GPS模块为激光扫描装置提供定位信息，计算激光脚点的空间位置；与姿态测量装置协同工作，校正姿态测量装置系统误差，计算激光发射角；提供无人机实时空间位置数据；
所述无人机处理器接收激光扫描装置、姿态测量装置和动态载波相位差分GPS系统数据，并将数据发送给地面处理器；
所述地面处理器接收无人机处理器发送的数据，对数据进行处理分别发送给数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块；并接收数据保存处理模块、显示模块和控制操作模块发送的数据，将处理结果发送给无人机处理器；
所述数据保存处理模块保存激光扫描装置数据，并对数据进行处理；
所述控制操作模块根据地面处理器的处理结果对无人机进行控制操作；
所述显示模块显示地面处理器对电力线点云的处理结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述激光扫描装置包括激光发射器、接收机、激光测距装置和传动装置；激光发射器通过传动装置连接激光测距装置；激光发射器还连接接收机。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述激光发射器为机载激光扫描仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述无人机处理器包括导航、定位和管理单元。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述显示模块还包括次系统，在可视化的基础上对三维点云进行交互。
6.根据权利要求3所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述机载激光扫描仪包括ALTMGemini/3100型激光扫描仪或Harrier56/24，FalconⅢ型激光扫描仪。
7.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力线三维重建系统，其特征在于：所述数据链路包括无线数据链路和有线数据链路。
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| CN201521029520.1U CN205229460U (zh) | 2015-12-11 | 2015-12-11 | 一种基于无人机的电力线三维重建系统 |
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| CN (1) | CN205229460U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105372671A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-02 | 国网四川省电力公司电力应急中心 | 一种基于无人机的电力线三维重建系统 |
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2015
- 2015-12-11 CN CN201521029520.1U patent/CN205229460U/zh active Active
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