CN207907901U - 一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪，包括：位置和姿态测量单元、数据存储单元、系统电路底板和GPS天线；位置和姿态测量单元分别与GPS天线和系统电路底板连接，系统电路底板与数据存储单元连接。其中，位置和姿态测量单元包括雷莫接头和GPS天线接口，用于测量无人机多相机的位置和姿态；数据存储单元包括：单片机模块、SD卡模块和USB通信模块；系统电路底板包括：通信端口模块、相机曝光反馈处理模块和电源稳压模块。本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统上，能够识别相机的曝光反馈信号并自主记录数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机领域，尤其是一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪。
背景技术
在无人机倾斜摄影领域，为了数据处理的精度和工作效率，需要记录相机拍照时刻相机的位置和姿态数据，但由于倾斜相机一般是多相机系统，体积和重量都比较大，因而预留给位置和姿态测量系统的空间和载荷重量十分有限，传统的高精度光纤、激光惯导组成的测量系统无法满足其要求，并且价格十分昂贵，目前采用的解决方案存在只能测量位置信息或姿态信息、无法满足精度要求、设备不具备自主存储数据的功能等问题，针对获取无人机倾斜摄影高精度的位置和姿态数据，缺乏一个合理的解决方案。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积大、重量大、测量精度差的不足，提供了一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪，包括：位置和姿态测量单元、数据存储单元、系统电路底板和GPS天线；位置和姿态测量单元与分别与GPS天线和系统电路底板连接，系统电路底板与数据存储单元连接；其中，位置和姿态测量单元包括雷莫接头和GPS天线接口，用于测量无人机多相机的位置和姿态，并通过系统电路底板将测量到的无人机多相机的位置和姿态数据保存至数据存储单元；数据存储单元包括：单片机模块、SD卡模块和USB通信模块；用于保存所述无人机多相机曝光时刻的位置和姿态数据；系统电路底板包括：通信端口模块、相机曝光反馈信号处理模块、电源稳压模块；相机曝光反馈信号处理模块用于处理无人机多相机的曝光反馈信号，并将处理后的曝光反馈信号作为相机曝光时刻的事件信号，发送至位置和姿态测量单元。
优选的，位置和姿态测量单元包括三个MEMS加速度计、三个MEMS陀螺仪、MEMS三轴磁传感器、GNSS接收机和导航处理器。
优选的，位置和姿态测量单元通过螺钉固定在系统电路底板上，并通过雷莫接头转5PIN插座与系统电路底板连接。
优选的，数据存储单元通过直插式双排插针与系统电路底板连接，平行安装在系统电路底板上方。
优选的，通信端口模块包括串口通信电路，将位置和姿态测量单元的TTL串口电平转换为RS232串口电平，获得DB9串口端口，通过RS232串口转USB线连接上位机软件，设置位置和姿态测量单元的运行平台、数据的输出内容、数据输出方式。
优选的，测量记录仪还包括外壳，外壳上设置有外部电源接口、曝光反馈信号接口、电源开关、数据存储单元开关、DB9串口端口、GPS天线接口和指示灯。
优选的，单片机模块包括一个ARM单片机芯片。
优选的，GPS天线露天安装在无人机上。
优选的，数据存储单元还包括MiniUSB接口，通过USB线连接MiniUSB接口读取SD卡模块的数据。
优选的，还包括存储卡接口，通过存储卡接口将SD卡模块中的SD卡拔出，并通过读卡器进行读卡操作。
本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统，能够识别相机的曝光反馈信号，且能自主记录数据，其数据精度符合倾斜摄影的精度需求，为倾斜摄影提供一套完善的解决方案。
附图说明
图1为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪结构示意图；
图2为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪装配示意图；
图3为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪侧视图；
图4为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪侧视图；
图5为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的立体图；
图6为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的立体图；
图7为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的俯视图；
图8为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪组合示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪结构示意图，如图1所示，该装置包括：位置和姿态测量单元、数据存储单元、系统电路底板和GPS天线；位置和姿态测量单元与分别与GPS天线和系统电路底板连接，系统电路底板与数据存储单元连接。
其中，位置和姿态测量单元用于测量无人机多相机的位置和姿态，并通过系统电路底板将测量到的无人机多相机的位置和姿态数据保存至数据存储单元。位置和姿态测量单元包括雷莫接头和GPS天线接口，通过雷莫接头可以设置此单元的运行平台、数据输出内容、数据输出方式，灵活应用在不同无人机平台，例如固定翼飞机、旋翼飞机等；可设置数据的输出内容、输出方式。本系统应用中，需配置在接收到外部event信号时输出载体的位置、姿态数据，符合记录相机曝光时刻的位置和姿态数据的倾斜摄影需求。
优选地，位置和姿态测量单元包括三个MEMS加速度计、三个MEMS陀螺仪、MEMS三轴磁传感器、GNSS接收机和导航处理器。
上述位置和姿态测量单元的体积小、重量轻，便于安装集成，内部运行不同模式下的定位测姿算法，位置和姿态精度满足无人机倾斜摄影需求。
数据存储单元包括：单片机模块、SD卡模块和USB通信模块；用于保存无人机多相机曝光时刻的位置和姿态数据。其中，单片机模块包括一个ARM单片机芯片。
系统电路底板包括：通信端口模块、相机曝光反馈信号处理模块、电源稳压模块；相机曝光反馈信号处理模块用于处理无人机多相机的曝光反馈信号，并将处理后的曝光反馈信号作为相机曝光时刻的事件信号，发送至位置和姿态测量单元。
上述通信端口模块包括串口通信电路，通过RS232串口通信接口对位置和姿态测量单元进行参数配置。
具体地，串口通信电路通过将位置和姿态测量单元的TTL串口电平转换为RS232串口电平，获得DB9串口端口，通过串口转USB线连接上位机软件，设置位置和姿态测量单元的运行平台。
上述相机曝光反馈信号处理模块，用于将原始的相机曝光反馈信号通过上拉处理，转化为可被位置和姿态测量单元识别的标准3.3V电平信号。位置和姿态测量单元会在识别到标准电平信号后自动输出当前时刻的某些已经配置的数据。
优选地，位置和姿态测量单元通过螺钉固定在系统电路底板上，并通过雷莫接头转5PIN插座与系统电路底板连接。
优选地，数据存储单元通过直插式双排插针与系统电路底板连接，平行安装在系统电路底板上方。
上述电源稳压模块主要用于将12V外接电源稳压为8V和5V，为位置和姿态测量单元提供8V供电电压，为数据存储单元和指示灯提供5V供电电压。
在一个例子中，测量记录仪还包括外壳，外壳上设置有外部电源和曝光反馈信号接口、电源开关、数据存储单元开关、DB9串口端口、GPS天线接口和指示灯。
优选地，GPS天线露天安装在无人机上，保证不受遮挡的接收卫星信号。
优选的，数据存储单元还包括MiniUSB接口，通过USB线连接MiniUSB接口读取SD卡模块的数据。
优选的，还包括存储卡接口13，通过存储卡接口13将SD卡模块中的SD卡拔出，并通过读卡器进行读卡操作。
本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统，能够识别相机的曝光反馈信号，且能自主记录数据，其数据精度符合倾斜摄影的精度需求，为倾斜摄影提供一套完善的解决方案。
图2为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪装配示意图，如图2所示，无人机多相机位置和姿态测量记录仪包括：位置和姿态测量单元1、数据存储单元2、系统电路底板3和GPS天线4；位置和姿态测量单元1与分别与GPS天线4和系统电路底板3连接，系统电路底板3与数据存储单元2连接；其中，
位置和姿态测量单元1包括雷莫接头14和GPS天线接口11，用于测量无人机多相机的位置和姿态，并通过系统电路底板3将测量到的无人机多相机的位置和姿态数据保存至数据存储单元2。
具体地，位置和姿态测量单元安装的接口15可以是母接口，GPS天线接口11可以是公接口，位置和姿态测量单元安装的接口15和GPS天线接口11通过一条公接口转母接口延长线连接。
数据存储单元2包括：单片机模块、SD卡模块和USB通信模块；用于保存无人机多相机曝光时刻的位置和姿态数据。
系统电路底板3包括：通信端口模块、相机曝光反馈信号处理模块、电源稳压模块；相机曝光反馈信号处理模块用于处理所述无人机多相机的曝光反馈信号，并将处理后的曝光反馈信号作为相机曝光时刻的事件信号，发送至所述位置和姿态测量单元1。
其中，位置和姿态测量单元1通过螺钉固定在系统电路底板3上，并通过雷莫接头14、以及雷莫接头转5PIN插座5与系统电路底板3连接。数据存储单元2通过直插式双排插针与系统电路底板3连接，平行安装在系统电路底板上方。
需要说明的是，雷莫接头14包括电源接口和通讯端口，其中，将雷莫接头中的三根TTL串口数据线接上通信端口模块，获得DB9串口端口10，将雷莫接头中的两根电源线接到底板的稳压模块的输出端，实现为单元提供稳定供电。其中，DB9串口端口10也可叫做参数匹配端口。
本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统，能够识别相机的曝光反馈信号，且能自主记录数据，其数据精度符合倾斜摄影的精度需求，为倾斜摄影提供一套完善的解决方案。
图3为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪侧视图；如图3所示，
无人机多相机位置和姿态测量记录仪还包括：包括外壳6，外壳上设置有外部电源和曝光反馈信号接口7、电源开关8、数据存储单元开关9、DB9串口端口10、GPS天线接口11和指示灯12。
电源开关8主要用于开启和关闭数据记录单元的电源，指示灯12包括系统电源指示灯、数据记录指示灯和曝光反馈指示灯。
图4为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪侧视图，如图4所示，无人机多相机位置和姿态测量记录仪还包括：DB9串口端口10、天线接口11,和TF卡接口13。
外部电源通过电源开关7接通电源稳压模块为系统供电，通信接口模块提供一个RS232串口通信接口(参数匹配端口10)对位置和姿态测量单元进行参数配置，通信接口模块提供外部相机曝光反馈信号接口。
GPS天线4通过天线接口11露天安装在无人机上，保证不受遮挡的接收卫星信号。
本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统，能够识别相机的曝光反馈信号，且能自主记录数据，其数据精度符合倾斜摄影的精度需求，为倾斜摄影提供一套完善的解决方案。
图5为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的立体图；图6为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的立体图；图7为图2所示的无人机多相机位置和姿态测量记录仪的俯视图；图8为本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪组合示意图。
如上述图5-图8所示，位置和姿态测量单元1通过螺钉固定在系统电路底板3上，并通过雷莫接头转5PIN插座5与系统电路底板3连接。数据存储单元2通过直插式双排插针与系统电路底板连接，平行安装在系统电路底板3上方。GPS天线4与位置和姿态测量单元1连接，各个单元均置于外壳6内，外壳6设置有外部电源和曝光反馈信号接口7、电源开关8、数据存储单元开关9、DB9串口端口10、GPS天线接口11和指示灯12，TF卡接口13。
优选的，本实用新型提供的无人机多相机位置和姿态测量记录仪，可以有两种读取数据的方式，一种方式是通过USB线连接数据存储单元模块的MiniUSB接口读取SD卡模块的数据，另一种方式是通过存储卡接口13将SD卡模块中的SD卡拔出，并通过读卡器进行读卡操作。
本实用新型提供的一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪体积小、重量轻、便于安装和集成到无人机倾斜相机系统，能够识别相机的曝光反馈信号，且能自主记录数据，其数据精度符合倾斜摄影的精度需求，为倾斜摄影提供一套完善的解决方案。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种无人机多相机位置和姿态测量记录仪，其特征在于，包括：位置和姿态测量单元(1)、数据存储单元(2)、系统电路底板(3)和GPS天线(4)；所述位置和姿态测量单元(1)分别与GPS天线(4)和所述系统电路底板(3)连接，所述系统电路底板(3)与所述数据存储单元(2)连接；其中，
所述位置和姿态测量单元(1)包括雷莫接头(14)和GPS天线接口(11)，用于测量无人机多相机的位置和姿态，并通过系统电路底板(3)将测量到的无人机多相机的位置和姿态数据保存至数据存储单元(2)；
所述数据存储单元(2)包括：单片机模块、SD卡模块和USB通信模块；用于保存所述无人机多相机曝光时刻的位置和姿态数据；
所述系统电路底板(3)包括：通信端口模块、相机曝光反馈信号处理模块、电源稳压模块；其中，相机曝光反馈信号处理模块用于处理所述无人机多相机的曝光反馈信号，并将处理后的曝光反馈信号作为相机曝光时刻的事件信号，发送至所述位置和姿态测量单元(1)。
2.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述位置和姿态测量单元(1)包括三个MEMS加速度计、三个MEMS陀螺仪、MEMS三轴磁传感器、GNSS接收机和导航处理器。
3.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述位置和姿态测量单元(1)通过螺钉固定在系统电路底板(3)上，并通过雷莫接头转5PIN插座(5)与系统电路底板(3)连接。
4.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述数据存储单元(2)通过直插式双排插针与系统电路底板(3)连接，平行安装在系统电路底板(3)上方。
5.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述通信端口模块包括串口通信电路，将所述位置和姿态测量单元(1)的TTL串口电平转换为RS232串口电平，获得DB9串口端口(10)，通过RS232串口转USB线连接上位机软件，设置所述位置和姿态测量单元的运行平台、数据的输出内容、数据输出方式。
6.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述测量记录仪还包括外壳(6)，所述外壳上设置有外部电源和曝光反馈信号接口(7)、电源开关(8)、数据存储单元开关(9)、DB9串口端口(10)、GPS天线接口(11)和指示灯(12)。
7.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述单片机模块包括一个ARM单片机芯片。
8.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述GPS天线(4)露天安装在无人机上。
9.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，所述数据存储单元(2)还包括MiniUSB接口，通过USB线连接所述MiniUSB接口读取所述SD卡模块的数据。
10.根据权利要求1所述的测量记录仪，其特征在于，还包括存储卡接口13，通过所述存储卡接口13将所述SD卡模块中的SD卡拔出，并通过读卡器进行读卡操作。
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