CN208188679U - 一种多旋翼无人机高度地理测绘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多旋翼无人机高度地理测绘系统，包括多旋翼无人机，GPS模块、控制模块、字符叠加模块、脉宽检测接口、地理测绘模块以及云端控制中心；所述地理测绘模块包括摄像机和三维激光扫描仪，本实用新型可以实现特殊地形的地理信息采集和测绘，操作方便，可扩展性强，并且能够实时实现在线的测绘信息预览。

Description

一种多旋翼无人机高度地理测绘系统

技术领域

本实用新型涉及一种测绘系统，特别涉及一种多旋翼无人机高度地理测绘系统。

背景技术

地理测绘、地界勘定、地质勘探等外业活动中常需要采集指定地点的经纬度和海拔信息。目前通常使用的测量工具是一种在手持杆顶部安装GPS主机的测量仪器，由人工抓持该仪器到待测量地点，用手持通讯设备与GPS主机通信并读取记录当前地点的待测数据。但是，很多测量地点在高山、险坡、悬崖、峭壁等人难以接近的地方，对这样的地点进行测量时费时费力、效率低下，严重时甚至会危及人身安全。

无人机是一种动力驱动的、无线电操控或者自主控制的不载人无人机。其中多旋翼无人机具有体积小、重量轻、操作灵活以及可搭载任务平台等诸多特点，近年来多旋翼无人机在军事侦察、地质测绘、灾情监测和航空拍摄等方面发挥着越来越多的作用，显示出巨大的应用前景。

CN106931944 A公开了一种无人机实时三维地理测绘系统，包括地面站交互系统，拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS,角速度/加速度传感器，电机驱动，云台控制和高速数据传输通道，所述地面站交互系统通过无线网与地面站通讯，所述地面站与无人机之间通过所述高速数据传输通道来传输数据，该实用新型通过对待测区域的路径规划,实现了自动化的图像与位置信息的实时采集。

CN205483037A公开了一种地理信息采集装置，包括飞行遥感平台、高速摄像机、多光谱扫描仪和雷达扫描仪，飞行遥感平台的输出端分别与多光谱扫描仪的输入端、高速摄像机的输入端，雷达扫描仪的输入端电性连接，飞行遥感平台双向信号连接有飞行控制模块，飞行控制与处理模块信号连接，高速摄像机、多光谱扫描仪和雷达扫描仪所监测到地理数据分别经过采集模块、数据整合模块和信息数据化模块传输至处理模块，处理后的数据经过数据收发模块和3G通讯模块发送至地面监测中心，该地理信息采集装置采集指定地点的地理信息时，工作环境较为安全，操作简单便捷。

但上述现有技术仍然存在图像拼接显示效果不好，可扩展的功能性不足等问题，因此需要一种新型的多旋翼无人机高度地理测绘系统，以满足对图像、数据处理和功能扩展越来越多的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的多旋翼无人机高度地理测绘系统。

为实现上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多旋翼无人机高度地理测绘系统，包括多旋翼无人机，GPS模块、控制模块、字符叠加模块、脉宽检测接口、地理测绘模块以及云端控制中心；所述地理测绘模块包括摄像机和三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪设置在无人机主体上，并通过数据线与机载控制模块连接，所述控制模块内设有读取三维激光扫描仪图像信息的解码、存储装置；

所述云端控制中心通过无线通信与所述控制模块相连，通过所述控制模块制定地理测绘计划，控制无人机的飞行和完成特定地区的地理信息的测绘，同时接受控制模块返回的照片和扫描三维图像，并通过数据和图像处理实现展示地理测绘预览图功能；所述云端控制中心包括以下模块：

在线实时视频预览模块：在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控测绘点；

测绘网格设置模块：通过网格设置模块设置无人机每次测绘需要拍摄的网格数，即需要拼接的图像张数，便可以控制拍摄图像的张数，当张数越多，即拼接后的图像便越大，视角也越广，在每次拍摄完设置后的网格数量所对应的图片后，便会开始对存储的图像进行拼接，拼接完成后，会对生成的广角大视野图像进行拼接输出存储在本地硬盘上。

测绘参数设计模块：在无人机起飞前，通过此串口模块配置无人机拍照距离，包含横向拍照距离、横向拍照点数、纵向拍照距离、横向拍照点数等。此模块打通了串口通信，对于各种参数的计算需要根据无人机的实际情况进行计算；

无人机航行轨迹模块：通过无人机航行轨迹模块，直接加载地图，将飞行的轨迹路径，在地图上标定出来，使用户可以对测绘区域以及无人机测绘轨迹清晰明了的查看；

离线数据管理模块，离线数据管理模块在离线状态下导入拍摄的高清图像，可以对离线后的图像进行预览查看，同时具有标定高清图像在地图上的位置显示功能；

测绘图像预览模块：将无人机定点测绘的图片在网格中进行展示，以便能看到整体效果图，拍照的各个点都将存储在temp目录下，以便后面进行拼接操作。

其中，所述摄像机为佳能EOS5D Mark II像机。

其中，控制模块采用STM32系列芯片，并挂载UBLOX消费级高精度GPS模块。

其中，所述控制模块在无人机起飞前可以由PC计算机通过USB对其进行基本配置，检测来自无人机侧的脉宽信号，当信号达到一定要求时启动拍摄和扫描功能，能够主动接收来自所述GPS模块的数据报，对其中的数据进行解包，存储，并完成实时处理，记录无人机的速度与飞行距离。

其中，所述GPS模块安装固定在无人机机架上，所述GPS模块通过连接线与所述控制模块连接，能够返回飞行高度和经纬度信息，作为自动路线扫描和摄像间隔的依据，返回所述云端控制中心。

其中，所述摄像机安装在所述人机的云台上，所述云台可绕转轴相对于无人机本体360°旋转。

本实用新型的技术效果在于：可以实现特殊地形的地理信息采集和测绘，操作方便，可扩展性强，并且能够实时实现在线的测绘信息预览。

附图说明

图1是本实用新型多旋翼无人机高度地理测绘系统的功能框图。

图2是本实用新型多旋翼无人机高度地理测绘系统的原理框图。

图3是本实用新型多旋翼无人机高度地理测绘系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型多旋翼无人机高度地理测绘系统包括多旋翼无人机，GPS模块1、控制模块、字符叠加模块2、脉宽检测接口、地理测绘模块以及云端控制中心。其中多旋翼无人机具有足够安装全套装置的负载能力，其自身通过九轴传感器、光流传感器、GPS传感器、超声波传感器、气压计等各类传感器，和电子调速器、电机相配合，能够实现定点定高悬停以及各种飞行动作，同时提供接口允许外界设备控制。

如图3所示，本实用新型的地理测绘模块包括摄像机3和三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪设置在无人机主体上，并通过数据线与机载控制模块连接，控制模块内设有读取三维激光扫描仪图像信息的解码、存储装置；无人机搭载的摄像机为佳能EOS5D MarkII像机，定焦镜头焦距为35mm。机身重量为810g，是一款全画幅单反相机，尺寸为长(152)mm×高(113.5)mm×厚(75)mm，有效像素为2110万。快门速度为30-1/8 000s，影像最高分辨率为5616×3744，该相机像素分辨率μ＝0.0064mm，设置相对感光度ISO在100-400之间，拍摄数据的类型保存为jpg和raw两种格式。摄像机安装在无人机的云台上，云台可绕第一转轴相对于无人机本体360°旋转，由此可实现全方位的拍摄。根据上述的地理测绘模块，通过摄像机的定点拍摄和激光扫描，可以得到信息量巨大的测绘信息，有效避免地形和地理环境的制约。

本实用新型的控制模块采用STM32系列芯片，并挂载UBLOX消费级高精度GPS模块。STM32系列芯片可与PC计算机的USB通信，与字符叠加模块和GPS模块的串口通信，同时检测来自无人机控制侧的脉宽信号。控制模块在无人机起飞前可以由PC计算机通过USB对其进行基本配置，检测来自无人机侧的脉宽信号，当信号达到一定要求时启动拍摄和扫描功能，能够主动接收来自GPS模块的数据报，对其中的数据进行解包，存储，并完成实时处理，记录无人机的速度与飞行距离。在当达到设定距离时无人机控制，向相机和扫描仪控制器发送相应控制信号，相机完成拍照和扫描，将拍摄位置的实时GPS坐标信息反馈到字符叠加模块，将拍摄点的坐标信息记录到SD卡等存储媒质中。字符叠加模块安装在核心板之上，通过串口与核心板连接，可以实现经纬度数据和测绘图片的叠加。

云端控制中心通过无线通信与控制模块相连，通过控制模块，制定地理测绘计划，控制无人机的飞行和完成特定地区的地理信息的测绘，同时接受控制模块返回的照片和扫描三维图像等，并通过数据和图像处理实现展示地理测绘预览图等功能。

本实用新型云端控制中心包括以下模块：

在线实时视频预览模块：在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控航拍点；

测绘网格设置模块：通过航拍网格设置模块设置无人机每次测绘需要拍摄的网格数，即需要拼接的图像张数，便可以控制拍摄图像的张数，当张数越多，即拼接后的图像便越大，视角也越广，在每次拍摄完设置后的网格数量所对应的图片后，便会开始对存储的图像进行拼接，拼接完成后，会对生成的广角大视野图像进行拼接输出存储在本地硬盘上。

测绘参数设计模块：在无人机起飞前，通过此串口模块配置无人机拍照距离，包含横向拍照距离、横向拍照点数、纵向拍照距离、横向拍照点数等。此模块打通了串口通信，对于各种参数的计算需要根据无人机的实际情况进行计算；

无人机航行轨迹模块：通过无人机航行轨迹模块，直接加载地图，将飞行的轨迹路径，在地图上标定出来，使用户可以对测绘区域以及无人机测绘轨迹清晰明了的查看；

离线数据管理模块，离线数据管理模块可以在离线状态下导入拍摄的高清图像，可以对离线后的图像进行预览查看，同时具有标定高清图像在地图上的位置显示功能，当进行第一步的操作后，可以将改点坐标的图像同步至地图中，可以点击该坐标点进行离线图像查看，极大方便用户操作；

测绘图像预览模块：将无人机定点测绘的图片在网格中进行展示，以便能看到整体效果图，拍照的各个点都将存储在temp目录下，以便后面进行拼接操作。

本实用新型的GPS模块安装固定在无人机机架上，GPS模块通过连接线与控制模块连接，能够返回飞行高度和经纬度信息，作为自动路线扫描和摄像间隔的依据，返回云端控制中心。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多旋翼无人机高度地理测绘系统，包括多旋翼无人机，GPS模块、控制模块、字符叠加模块、脉宽检测接口、地理测绘模块以及云端控制中心；所述地理测绘模块包括摄像机和三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪设置在无人机主体上，并通过数据线与所述控制模块连接，所述控制模块内设有读取三维激光扫描仪图像信息的解码和存储装置；

所述云端控制中心通过无线通信与所述控制模块相连，通过所述控制模块制定地理测绘计划，控制无人机的飞行和完成特定地区的地理信息的测绘，同时接受控制模块返回的照片和扫描三维图像，并通过数据和图像处理实现展示地理测绘预览图功能；

所述云端控制中心包括以下模块：

在线实时视频预览模块：在线实时预览视频，连接摄像头、断开摄像头和启动/停止监控测绘点；

测绘网格设置模块：通过网格设置模块设置无人机每次测绘需要拍摄的网格数，即需要拼接的图像张数，便可以控制拍摄图像的张数，当张数越多，即拼接后的图像便越大，视角也越广，在每次拍摄完设置后的网格数量所对应的图片后，便会开始对存储的图像进行拼接，拼接完成后，会对生成的广角大视野图像进行拼接输出存储在本地硬盘上；

测绘参数设计模块：在无人机起飞前，通过此串口模块配置无人机拍照距离，包含横向拍照距离、横向拍照点数、纵向拍照距离、纵向拍照点数；此模块打通了串口通信，对于各种参数的计算需要根据无人机的实际情况进行计算；

无人机航行轨迹模块：通过无人机航行轨迹模块，直接加载地图，将飞行的轨迹路径，在地图上标定出来，使用户可以对测绘区域以及无人机测绘轨迹清晰明了的查看；

离线数据管理模块，离线数据管理模块在离线状态下导入拍摄的高清图像，可以对离线后的图像进行预览查看，同时具有标定高清图像在地图上的位置显示功能；

测绘图像预览模块：将无人机定点测绘的图片在网格中进行展示，以便能看到整体效果图，拍照的各个点都将存储在temp目录下，以便后面进行拼接操作。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机高度地理测绘系统，其中所述摄像机为佳能EOS5D Mark II像机。

3.根据权利要求1或2所述的多旋翼无人机高度地理测绘系统，其中控制模块采用STM32系列芯片，并挂载UBLOX消费级高精度GPS模块。

4.根据权利要求1或2所述的多旋翼无人机高度地理测绘系统，其中所述控制模块在无人机起飞前可以由PC计算机通过USB对其进行基本配置，检测来自无人机侧的脉宽信号，当信号达到一定要求时启动拍摄和扫描功能，能够主动接收来自所述GPS模块的数据报，对其中的数据进行解包，存储，并完成实时处理，记录无人机的速度与飞行距离。

5.根据权利要求4所述的多旋翼无人机高度地理测绘系统，其中所述GPS模块安装固定在无人机机架上，所述GPS模块通过连接线与所述控制模块连接，能够返回飞行高度和经纬度信息，作为自动路线扫描和摄像间隔的依据，返回所述云端控制中心。

6.根据权利要求1或2所述的多旋翼无人机高度地理测绘系统，其中所述摄像机安装在所述人机的云台上，所述云台可绕转轴相对于无人机本体360°旋转。