CN207937875U - 一种智能无人机测绘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能无人机测绘系统，包括：无人机、云服务器及移动终端，无人机及移动终端分别与云服务器通信连接，无人机还与移动终端通信连接；无人机包括中央处理单元、图像处理单元、激光雷达单元、电源单元及通信单元，所述图像处理单元、激光雷达单元、电源单元和通信单元分别与中央处理单元连接；激光雷达单元包括电动云台、激光发射器及接收单元，电动云台、激光发射器及接收单元分别与中央处理单元连接。本实用新型通过无人机进行测绘，利用激光雷达实现三维成像，缩短了测绘时间，提高了测绘效率，采用太阳能弱光充电控制保证了太阳能板在弱光情况下的充电稳定，球形导光装置则有效避免了太阳光角度造成的太阳能板不能全面受光的问题。

Description

一种智能无人机测绘系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别是一种智能无人机测绘系统。

背景技术

无人机结构简单、机动灵活、使用成本低，适用于有人飞机不易执行的任务，目前，无人机技术正处于高速发展时期，国民经济发展的诸多方面如新农村建设规划、大比例尺地形图修测、森林动态监测、水利工程前期规划设计、生态环境监测、突发性灾害应急等都有着巨大的应用需求，近几年来，无人机航摄技术成为航测遥感领域台的重要补充，无人机航摄技术可广泛应用于基础地图测绘、数字城市建设、城市规划、测绘、开发等领域，但目前的无人机续航能力不足，特别是在野外环境复杂的情况下测绘往往需要无人机进行长时间的飞行，而普通太阳能装置又受环境光的影响造成充电不稳定。

在现代探测科学领域里，雷达成像是一项重要的研究内容，它拓宽了传统雷达的概念，使人们能够通过雷达屏幕看到更加详细的目标信息，具有全天候、远距离工作等工作特点，被广泛应用于军事和民用领域中，包括战场侦察、制导、目标识别、资源普查、地形测绘等；3D激光雷达是一个涉及到多方向多领域的综合型成像雷达，利用激光的方向性、相干性、单色性和红外的全天候等特性，3D激光雷达成像系统在地质探测、导弹跟踪、航空航天等民用或军事领域广泛应用，搭建3D激光雷达成像系统，对研究激光测距原理、三维成像的构造方法以及提高激光雷达性能具有重要作用，目市面上单点的激光测距仪已经比较常见，但是它只能测量目标上特定点的距离，相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高很多。降低激光雷达的成本，使其更接近民用是有待解决的重要问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种智能无人机测绘系统。

具体的，一种智能无人机测绘系统，包括：无人机、云服务器及移动终端，所述无人机及移动终端分别与所述云服务器通信连接，所述无人机还与所述移动终端通信连接；所述无人机包括中央处理单元、图像处理单元、激光雷达单元、电源单元及通信单元，所述图像处理单元、激光雷达单元和通信单元分别与所述中央处理单元连接；所述激光雷达单元包括电动云台、激光发射器及接收单元，所述电动云台、激光发射器及接收单元分别与所述中央处理单元连接；所述激光雷达单元用于采集扫描数据并发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元用于根据扫描数据计算得到物体的空间三维信息并将其发送至所述图像处理单元输出三维图像并通过所述通信单元将三维图像发送至所述云服务器，所述电源单元用于为无人机系统供电。

进一步的，所述中央处理单元为AVR单片机。

进一步的，所述激光发射器为一字线激光发射器。

进一步的，所述接收单元为USB摄像头。

进一步的，所述激光发射器和所述接收单元设置在所述电动云台上，所述电动云台设置在所述无人机下方。

进一步的，所述电源单元包括太阳能板、电压传感器、电源控制单元及蓄电池，所述电压传感器分别与所述太阳能板的正、负极及所述电源控制单元连接，所述太阳能板的正、负极分别与所述蓄电池的正、负极连接，所述太阳能板的正极与所述蓄电池的正极之间还设置有第一三极管和二极管，所述第一三极管的发射极与所述太阳能板的正极连接， 所述第一三极管的集电极与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述蓄电池的正极连接；所述电源控制单元还连接有第二三极管，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述电源控制单元连接，所述第二三极管的发射极接地。

进一步的，所述电源控制单元为MCU。

进一步的，所述无人机还设置有导光装置，所述导光装置设置在所述太阳能板上方，所述导光装置为球形导光装置。

进一步的，所述通信单元为3G/4G/WIFI模块。

进一步的，所述中央控制单元还连接有GPS/北斗多模定位模块。

本实用新型具有以下优点：通过无人机进行测绘，利用激光雷达扫描并实现三维成像，无人机将三维图像发送至云服务器，不仅可以大大缩短了测绘时间，提高了测绘效率，采用太阳能弱光充电控制保证了太阳能板在弱光情况下的充电稳定，设置球形导光装置则有效避免了太阳光角度造成的太阳能板不能全面受光的问题。

附图说明

图1 为本实用新型的一种智能无人机测绘系统的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，具体的，一种智能无人机测绘系统，包括：无人机、云服务器及移动终端，无人机及移动终端分别与云服务器通信连接，无人机还与移动终端通信连接；无人机包括中央处理单元、图像处理单元、激光雷达单元、电源单元及通信单元，图像处理单元、激光雷达单元和通信单元分别与中央处理单元连接；激光雷达单元包括电动云台、激光发射器及接收单元，电动云台、激光发射器及接收单元分别与中央处理单元连接；激光雷达单元用于采集扫描数据并发送至中央处理单元，中央处理单元用于根据扫描数据计算得到物体的空间三维信息并将其发送至图像处理单元输出三维图像并通过通信单元将三维图像发送至云服务器，电源单元用于为无人机系统供电。

进一步的，中央处理单元为AVR单片机，可通过USB指令开启/关闭激光器，设置扫描路径、控制云台转动角度；通过本系统完成单片AVR编程、硬件搭建、成像控制与图像处理系统和扫描装置的控制，并能准确实现各项指标及功能，在保证较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。

进一步的，激光发射器为一字线激光发射器。

进一步的，接收单元为USB摄像头。

进一步的，激光发射器和接收单元设置在电动云台上，电动云台设置在无人机下方，单片机控制云台的转动，一字线激光器由云台根据扫描路径带动，发射一系列扫描光束，由USB摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号， AVR单片机采用激光测距算法得到目标距离信息与目标二维信息结合构成三维激光成像信息，通过图像处理模块得到三维图像，并将三维图像发送至云服务器，采用激光雷达不受天气影响，在浓雾、低能见度环境下也可准确绘制三维图像。

进一步的，电源单元包括太阳能板、电压传感器、电源控制单元及蓄电池，电压传感器分别与太阳能板的正、负极及电源控制单元连接，太阳能板的正、负极分别与蓄电池的正、负极连接，太阳能板的正极与蓄电池的正极之间还设置有第一三极管和二极管，第一三极管的发射极与太阳能板的正极连接， 第一三极管的集电极与二极管的正极连接，二极管的负极与蓄电池的正极连接；电源控制单元还连接有第二三极管，第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极与电源控制单元连接，第二三极管的发射极接地。

弱光下,太阳能板的输出电流很小,可在光伏组件两端接上个电容后再连接蓄电池,接上蓄电池时光伏组件的输出电压会瞬间被拉得很低,而光伏组件的输出电流在出现一个瞬间很高的电流后便以一个小电流输出，通过控制光伏组件与蓄电池之间的频繁通断的方式进行充电,即光伏组件与蓄电池之间通过开关连接,当瞬间高电流充电过后,便断开开关；当光伏组件开路电压升高时,再接通开关.如此间歇充电,便能使充电电流始终保持在很高的范围内，通过电压传感器检测到的太阳能板输出的开路电压大小来控制太阳能光伏电池对蓄电池充电的通断当电压达到设定值时,便使充电电路接通,否则断开充电。

进一步的，电源控制单元为MCU。

进一步的，无人机还设置有导光装置，导光装置设置在太阳能板上方，导光装置为球形导光装置，球形导光装置可以将光线透过采光罩,经聚光器聚光,由高反射率的光导管传输至漫射装置，使光均匀的照射在太阳能板上，解决了太阳角度造成的太阳能板不能全面受光的问题，提高了转换效率。

进一步的，通信单元为3G/4G/WIFI模块。

进一步的，中央控制单元还连接有GPS/北斗多模定位模块，定位模块以一定频率发送定位信息至云服务器，以便工作人员对无人机进行定位，同时可以根据无人机定位信息判断每张三维图像的位置，以便对图像进行拼接、合成。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种智能无人机测绘系统，其特征在于，包括：无人机、云服务器及移动终端，所述无人机及移动终端分别与所述云服务器通信连接，所述无人机还与所述移动终端通信连接；所述无人机包括中央处理单元、图像处理单元、激光雷达单元、电源单元及通信单元，所述图像处理单元、激光雷达单元、和通信单元分别与所述中央处理单元连接；所述激光雷达单元包括电动云台、激光发射器及接收单元，所述电动云台、激光发射器及接收单元分别与所述中央处理单元连接；所述激光雷达单元用于采集扫描数据并发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元用于根据扫描数据计算得到物体的空间三维信息并将其发送至所述图像处理单元输出三维图像并通过所述通信单元将三维图像发送至所述云服务器，所述电源单元用于为无人机系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述中央处理单元为AVR单片机。

3.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述激光发射器为一字线激光发射器。

4.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述接收单元为USB摄像头。

5.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述激光发射器和所述接收单元设置在所述电动云台上，所述电动云台设置在所述无人机下方。

6.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述电源单元包括太阳能板、电压传感器、电源控制单元及蓄电池，所述电压传感器分别与所述太阳能板的正、负极及所述电源控制单元连接，所述太阳能板的正、负极分别与所述蓄电池的正、负极连接，所述太阳能板的正极与所述蓄电池的正极之间还设置有第一三极管和二极管，所述第一三极管的发射极与所述太阳能板的正极连接， 所述第一三极管的集电极与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述蓄电池的正极连接；所述电源控制单元还连接有第二三极管，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述电源控制单元连接，所述第二三极管的发射极接地。

7.根据权利要求6所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述电源控制单元为MCU。

8.根据权利要求6所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述无人机还设置有导光装置，所述导光装置设置在所述太阳能板上方，所述导光装置为球形导光装置。

9.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述通信单元为3G/4G/WIFI模块。

10.根据权利要求1所述的一种智能无人机测绘系统，其特征在于，所述中央控制单元还连接有GPS/北斗多模定位模块。