CN205843666U - 一种无人直升机三维数据采集与巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及一种数据采集与巡检系统，更具体地，涉及一种无人直升机三维数据采集与巡检系统。无人直升机三维数据采集与巡检系统包括小型旋翼无人机平台、数据通信链路、数据获取系统、地面终端，小型旋翼无人机平台中的高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪、GPS模块的输出端连接着任务控制模块的输入端，任务控制模块通过驱动电路控制伺服机构，伺服机构控制高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪的位置，POS模块、编码设备Ⅰ、解码设备Ⅰ连接着任务控制模块，天线连接着编码设备Ⅰ、解码设备Ⅰ，数据通信链路中的收发模块连接着单片机，数据获取系统中的编码设备Ⅱ、解码设备Ⅱ连接着主控机。

Description

一种无人直升机三维数据采集与巡检系统

技术领域

本实用新型主要涉及一种数据采集与巡检系统，更具体地说，涉及一种无人直升机三维数据采集与巡检系统。

背景技术

国网新疆电力“小型旋翼无人机变电站巡检系统安全保障技术及作业方式”项目，提出建设智能运检体系，提高设备的状态管控能力，着力解决无人机变电站智能巡检问题，全面提高电网设备健康和运检智能化技术水平和精益化管理水平的建设目标。并在博州220kV变电站中开展示范应用。本系统提出变电三维可视化综合解决方案，对现场生产指挥、运检过程管控、运检策略优化提供技术支撑，是运检智能管控平台的核心功能实现。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，系统突破复杂地形条件下小型旋翼无人机数据采集与快速巡检系列关键技术问题，研制一套无人机多传感器集成的三维数据采集系统，可实现单架次变电站三维数据采集。系统集成激光扫描仪及高分辨率相机、红外热像仪、紫外成像仪等多种传感器设备，可实现超低空、超视距情况下的全自主飞行、全自动任务控制，一次作业获取多种数据，能大大提高了数据采集效率。

为解决上述技术问题，本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统包括小型旋翼无人机平台、数据通信链路、数据获取系统、地面终端，所述小型旋翼无人机平台包括任务控制模块、高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪、驱动电路、伺服机构、POS模块、GPS模块、编码设 备Ⅰ、解码设备Ⅰ、天线，所述数据通信链路包括供电模块、单片机、收发模块、天线，所述数据获取系统包括主控机、编码设备Ⅱ、解码设备Ⅱ、天线，统突破复杂地形条件下小型旋翼无人机数据采集与快速巡检系列关键技术问题，研制一套无人机多传感器集成的三维数据采集系统，可实现单架次变电站三维数据采集。系统集成激光扫描仪及高分辨率相机、红外热像仪、紫外成像仪等多种传感器设备，可实现超低空、超视距情况下的全自主飞行、全自动任务控制，一次作业获取多种数据，能大大提高了数据采集效率。

其中，所述高分辨率光学相机的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述激光扫描仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述红外热像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述紫外成像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述任务控制模块的输出端连接着驱动电路的输入端；所述驱动电路的输出端连接着伺服机构的输入端；所述伺服机构的输出端连接着高分辨率光学相机的输入端；所述伺服机构的输出端连接着激光扫描仪的输入端；所述伺服机构的输出端连接着红外热像仪的输入端；所述伺服机构的输出端连接着紫外成像仪的输入端；所述POS模块连接着任务控制模块；所述GPS模块的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述编码设备Ⅰ连接着任务控制模块；所述解码设备Ⅰ连接着任务控制模块；所述天线连接着编码设备Ⅰ；所述天线连接着解码设备Ⅰ；所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端；所述收发模块连接着单片机；所述天线连接着收发模块；所述编码设备Ⅱ连接着主控机；所述解码设备Ⅱ连接着主控机；所述天线连接着编码设备Ⅱ；所述天线连接着解码设备Ⅱ；所述小型旋翼无人机平台通过天线与数据通信链路进行连接；所述数据通信链路通过天线与数据获取系统进行连接；所述数据获取系统通过天线与地面终端进行连接。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统所述单片机采用AT89C52。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统所述收发模块采用nRF2401。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统所述高分辨率光学相机采用ISD-2500HD微光高清摄像机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统所述POS模块包括高精度惯性测量单元和导航计算机。

控制效果：本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，系统突破复杂地形条件下小型旋翼无人机数据采集与快速巡检系列关键技术问题，研制一套无人机多传感器集成的三维数据采集系统，可实现单架次变电站三维数据采集。系统集成激光扫描仪及高分辨率相机、红外热像仪、紫外成像仪等多种传感器设备，可实现超低空、超视距情况下的全自主飞行、全自动任务控制，一次作业获取多种数据，能大大提高了数据采集效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的伺服驱动电路原理图。

图3为本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的单片机与收发模块连接电路原理图。

图4为本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的视频编码电路原理图。

图5为本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的视频解码电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，本实施方式所述一种无人直升机三维数据采集与巡检系统包括小型旋翼无人机平台、数据通信链路、数据获取系统、地面终端，所述小型旋翼无人机平台包括任务控制模块、高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪、驱动电路、伺服机构、POS模块、GPS模块、编码设备Ⅰ、解码设备Ⅰ、天线，所述数据通信链路包括供电模块、单片机、收发模块、天线，所述数据获取系统包括主控机、编码设备Ⅱ、解码设备Ⅱ、天线，系统突破复杂地形条件下小型旋翼无人机数据采集与快速巡检系列关键技术问题，研制一套无人机多传感器集成的三维数据采集系统，可实现单架次变电站三维数据采集。系统集成激光扫描仪及高分辨率相机、红外热像仪、紫外成像仪等多种传感器设备，可实现超低空、超视距情况下的全自主飞行、全自动任务控制，一次作业获取多种数据，能大大提高了数据采集效率。

其中，所述高分辨率光学相机的输出端连接着任务控制模块的输入端，高分辨率光学相机用于获取光学影像数据信息，并将获取的光学影像数据信息传送给任务控制模块。

所述激光扫描仪的输出端连接着任务控制模块的输入端，激光扫描仪用于获取电力设备高精度激光点云数据信息，并将获取的激光点云数据信息传送给任务控制模块。

所述红外热像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端，红外热像仪用于获取红外视频影像数据信息，并将获取的红外视频影像数据信息传送给任务控制模块。

所述紫外成像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端，紫外成像仪用于获取紫外视频影像数据信息，并将获取的紫外视频影像数据信息传送给任务控制模块。

所述任务控制模块的输出端连接着驱动电路的输入端，任务控制模块用于向驱动电路发送控制指令，驱动电路根据控制指令驱动伺服机构动作。

所述驱动电路的输出端连接着伺服机构的输入端，驱动电路用于驱动相应的伺服机构进行动作。

所述伺服机构的输出端连接着高分辨率光学相机的输入端，伺服机构用于对高分辨率光学相机的姿态、动作进行调整，以准确获取所需数据。

所述伺服机构的输出端连接着激光扫描仪的输入端，伺服机构用于对激光扫描仪的姿态、动作进行调整，以准确获取所需数据。

所述伺服机构的输出端连接着红外热像仪的输入端，伺服机构用于对红外热像仪的姿态、动作进行调整，以准确获取所需数据。

所述伺服机构的输出端连接着紫外成像仪的输入端，伺服机构用于对紫外成像仪的姿态、动作进行调整，以准确获取所需数据。

所述POS模块连接着任务控制模块，POS模块用于为惯性稳定平台提供精确的指向，保证位置姿态信息的获取精度。

所述GPS模块的输出端连接着任务控制模块的输入端，GPS模块用于对目标物进行精确定位，并将定位信息发送给任务控制模块。

所述编码设备Ⅰ连接着任务控制模块，任务控制模块用于将所需发送的数据信息传送给编码设备Ⅰ，编码设备Ⅰ用于将需要发送的数据信息进行编码处理。

所述解码设备Ⅰ连接着任务控制模块，解码设备Ⅰ用于将接收的数据信息进行解码处理，并解码的数据信息传送给任务控制模块。

所述天线连接着编码设备Ⅰ，编码设备Ⅰ通过天线进行发送数据。

所述天线连接着解码设备Ⅰ，解码设备Ⅰ通过天线进行接收数据。

所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端，供电模块用于给单片机提供电能，保证单片机的正常工作。

所述收发模块连接着单片机，收发模块用于接收和发送数据信息，有单片机进行控制。

所述天线连接着收发模块，收发模块通过天线进行接收和发送数据信息。

所述编码设备Ⅱ连接着主控机主控机，主控机用于将所需发送的数据信息 传送给编码设备Ⅱ，编码设备Ⅱ用于将需要发送的数据信息进行编码处理。

所述解码设备Ⅱ连接着主控机，解码设备Ⅱ用于将接收的数据信息进行解码处理，并解码的数据信息传送给主控机，主控机用于对数据进行录取及分析处理。

所述天线连接着编码设备Ⅱ，编码设备Ⅱ通过天线进行发送数据

所述天线连接着解码设备Ⅱ；解码设备Ⅱ通过天线进行接收数据

所述小型旋翼无人机平台通过天线与数据通信链路进行连接，小型旋翼无人机平台用于完成电力线路巡检数据采集，并将采集到的数据信息通过天线传送给数据通信链路。

所述数据通信链路通过天线与数据获取系统进行连接，数据获取系统通过天线获取数据通信链路传送的信息，用于对获取的数据信息进行录取及分析处理。

所述数据获取系统通过天线与地面终端进行连接，数据获取系统通过天线将数据信息传送给地面终端，地面终端用于将采集到的数据进行智能分析处理。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述单片机采用AT89C52。所述AT89C52单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。52单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述收发模块采用MC35I模块。所述MC35I模块体积小巧，功耗低，能提供数据、语音、短信、传真功能，可广泛用于遥感测量记录传输、远程信息处理、电话。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述高分辨率光学相机采用ISD-2500HD微光高清摄像机。所述ISD-2500HD微光高清摄像机可在和安环境中捕捉清晰的色彩图像，它采用全新研发的CMOS传感器不同于常规的高灵敏度摄像机，它采用的不是慢快门技术，因此在拍摄过程中不会有拖尾的图像。如果搭配慢快门技术，摄像机最低照度能够达到0.0000025lux。可为夜间的侦查拍摄起到良好的效果。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述POS模块包括高精度惯性测量单元和导航计算机。所述POS模块为遥感载荷提供高精度位置姿态基准，同时为惯性稳定平台提供精确的指向，高精度POS采用IMU(高精度惯性测量单元)和PCS(导航计算机系统)的分体式结构，在保证位置姿态信息获取精度时，最大程度减轻吊舱的重量和体积。POS不但可以实时输出高精度的位置姿态信息，用于实时成像作业，而且通过后处理可以获得远高于传统组合导航系统的位置姿态精度，应用于高精度测绘。

本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统的工作原理为：本实用新型一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，通过小型旋翼无人机平台的任务控制系统通过协调高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪等组件协同工作，并驱动伺服机构实时对用于数据获取的各种成像传感器进行姿态、动作和其他控制，以准确获取所需数据。利用高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪可同步获取视频、光学影像、三维高精度激光点云、红外视频、紫外视频数据，用于通道三维建模、障碍物安全距离 检测及精细巡检航迹规划、任务规划、目标自动跟踪方案的制定。通过GPS模块可以实现较高的定位能力，满足电力巡线故障检测的要求。POS模块为遥感载荷提供高精度位置姿态基准，同时为惯性稳定平台提供精确的指向。小型旋翼无人机平台将采集到的数据信息通过天线发送给数据通信链路中的收发模块，有单片机控制收发模块进行数据通信，单片机控制收发模块通过天线将接收到的数据信息传送给数据获取系统，由数据获取系统中的解码设备Ⅱ进行解码处理，并传送给主控机进行数据录取及分析处理。再由编码设备Ⅱ进行编码，通过天线发送给地面终端，地面终端对得到的光学影像、点云数据、紫外线数据、红外数据等一些列数据信息进行智能分析处理。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，所述无人直升机三维数据采集与巡检系统包括小型旋翼无人机平台、数据通信链路、数据获取系统、地面终端，其特征在于，所述小型旋翼无人机平台包括任务控制模块、高分辨率光学相机、激光扫描仪、红外热像仪、紫外成像仪、驱动电路、伺服机构、POS模块、GPS模块、编码设备Ⅰ、解码设备Ⅰ、天线，所述高分辨率光学相机的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述激光扫描仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述红外热像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述紫外成像仪的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述任务控制模块的输出端连接着驱动电路的输入端；所述驱动电路的输出端连接着伺服机构的输入端；所述伺服机构的输出端连接着高分辨率光学相机的输入端；所述伺服机构的输出端连接着激光扫描仪的输入端；所述伺服机构的输出端连接着红外热像仪的输入端；所述伺服机构的输出端连接着紫外成像仪的输入端；所述POS模块连接着任务控制模块；所述GPS模块的输出端连接着任务控制模块的输入端；所述编码设备Ⅰ连接着任务控制模块；所述解码设备Ⅰ连接着任务控制模块；所述天线连接着编码设备Ⅰ；所述天线连接着解码设备Ⅰ；所述数据通信链路包括供电模块、单片机、收发模块、天线，所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端；所述收发模块连接着单片机；所述天线连接着收发模块；所述数据获取系统包括主控机、编码设备Ⅱ、解码设备Ⅱ、天线，所述编码设备Ⅱ连接着主控机；所述解码设备Ⅱ连接着主控机；所述天线连接着编码设备Ⅱ；所述天线连接着解码设备Ⅱ；所述小型旋翼无人机平台通过天线与数据通信链路进行连接；所述数据通信链路通过天线与数据获取系统进行连接；所述数据获取系统通过天线与地面终端进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，其特征在于：所述单片机采用AT89C52。

3.根据权利要求1所述的一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，其特征在于：所述收发模块采用nRF2401。

4.根据权利要求1所述的一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，其特征在 于：所述高分辨率光学相机采用ISD-2500HD微光高清摄像机。

5.根据权利要求1所述的一种无人直升机三维数据采集与巡检系统，其特征在于：所述POS模块包括高精度惯性测量单元和导航计算机。