CN209055109U - 15镜头差分惯导阵列航摄仪 - Google Patents

Abstract

一种15镜头差分惯导阵列航摄仪，由15个相机按照五行三列的布局形式并排安装在钛合金材质的平台面板上，前视倾斜相机、后视倾斜相机、左视倾斜相机、右视倾斜相机和垂直正射相机各有3个，其中垂直正射相机与相机平台成90度垂直；后视倾斜相机向后倾斜角度为43度；左视倾斜相机向左倾斜角度为43度；右视倾斜相机向右倾斜角度为43度；前视倾斜相机向前倾斜角度为43度。15个相机通过固定底座固定在集成差分惯导模块和高精度陀螺仪的智能云台上，十五控快门同步控制器与飞行控制系统连接，控制相机的拍照行为。采用本实用新型能够获取更多角度的影像，有利于进行地物的实景三维建模，提高倾斜影像采集的效率。

Description

15镜头差分惯导阵列航摄仪

技术领域

本实用新型涉及航空摄影测量相机技术领域，具体是一种15镜头差分惯导阵列航摄仪。

背景技术

随着无人机技术的发展和广泛的应用，使用无人机搭载数码相机进行航空摄影测量，已经成为了传统航空摄影测量手段的有力补充，形成了无人机数字低空遥感这一崭新的发展方向。近年来，新兴的倾斜航空摄影测量技术已经广泛应用于城市三维建模，并且为大比例尺地形图测绘开辟了新的技术途径。

倾斜摄影测量技术主要是利用无人机搭载摄影相机拍摄地表地物的正下方影像和各个侧面的倾斜影像，然后基于多角度影像进行自动化三维建模，得到具有可量测性的实景三维模型。常见的倾斜摄影测量相机系统包括双镜头、3镜头和5镜头相机系统。不过，这些相机系统存在像素低、航拍重叠度低等问题，作业效率依然不够高。如何在保证成像质量的情况下，对此进一步改进，设计一种简便、实用的更多镜头的倾斜摄影测量相机系统是一种可行的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种15镜头差分惯导阵列航摄仪，能够获取更多角度的影像，即更丰富的地物信息，更有利于进行地物的实景三维建模，提高倾斜影像采集的效率，作业效率约为传统5镜头倾斜摄影相机的3.5倍，降低了作业成本。

为实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：一种15镜头差分惯导阵列航摄仪，所述航摄仪由15个相机按照五行三列的布局形式并排安装在钛合金材质的平台面板上，前视倾斜相机、后视倾斜相机、左视倾斜相机、右视倾斜相机和垂直正射相机各有3个，其中垂直正射相机与相机平台成90度垂直，后视倾斜相机向后倾斜角度为43度，左视倾斜相机向左倾斜角度为43度，右视倾斜相机向右倾斜角度为43度，前视倾斜相机向前倾斜角度为43度，15个相机固定在集成差分惯导模块和高精度陀螺仪的智能云台上，十五控快门同步控制器与飞行控制系统连接，控制相机的拍照行为，航摄仪根据飞机的飞行姿态实时调整相机的云台的姿态和角度，记录实时位置信息。

所述倾斜相机安装有不同焦距规格的镜头。

所述15镜头相机的固定基座安装在专门研制的智能云台上，该智能云台集成有高精度陀螺仪和差分惯导定位系统，可实时记录航摄仪的位置以及航摄仪的空中姿态，航摄仪的空中姿态可由云台上的舵机控制，根据预设的参数及时调整相机的姿态，使得阵列相机的角度始终与地面保持固定的角度，不受直升机的飞行姿态影响。

所述航摄仪由15个索尼A7RM2相机组合而成。

设计技术原理：

(1)设计采用了成像性能优异的全画幅的索尼A7RM2数码相机，整个阵列航摄仪由15个索尼A7RM2相机组合而成，可以拍摄得到高像素、高清晰度的影像，具有较宽的像幅；

(2)15个相机采用逐行逐列排列的布局，其中3个相机与地面垂直拍摄，其余12个相机分别设置为不同的倾斜角度，可以拍摄得到具有较高重叠度的影像，不留拍摄死角，能够获取地物更完整、丰富的信息，更有利于进行地物的实景三维建模；

(3)倾斜相机可以安装不同焦距规格的镜头，以适应不同空间分辨率成像的倾斜摄影测量任务，例如高程变化较大的山区和城市高楼区域；

(4)15镜头相机的固定基座安装在专门研制的智能云台上，该智能云台集成有高精度陀螺仪和差分惯导定位系统，可实时记录航摄仪的位置以及航摄仪的空中姿态，航摄仪的空中姿态可由云台上的舵机控制，根据预设的参数及时调整相机的姿态，使得阵列相机的角度始终与地面保持固定的角度，不受直升机的飞行姿态影响；

(6)采用十五控快门同步器控制器控制15个相机的同步成像，同步的时间精度在千分之一秒以内，可以满足直升机在高速飞行下15个相机同步成像的需要；

(7)此阵列航摄仪搭载在有人直升机上，安全性有保障。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、该航摄仪具有15镜头相机，数量多、像素数高、成像幅宽大、相机布局独特的特点，总像素为6.3亿。一方面可以获取更多角度的影像，即更丰富的地物信息，更有利于进行地物的实景三维建模，一方面能够大大提高倾斜影像采集的效率，作业效率约为传统5镜头倾斜摄影相机的3.5倍，降低了作业成本。

2、该航摄仪集成性能较好的索尼A7RM2全画幅数码相机，此相机机身小、易集成，单个相机像素为4200万，即可以获得更大成像幅宽和较好成像质量，在硬件成本上低很多，具有较高的经济效益。

3、由于采用智能云台，搭载高精度陀螺仪，可根据直升机的姿态实时调整云台的姿态，保证相机镜头与地面的角度在可控范围，并实时记录航摄仪的位置和姿态信息，可以极大减少像片后处理时间，在没有控制点的情况下，构建的实景三维模型也可以在地理空间中精准定位。

附图说明

图1是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的俯视结构示意图。航摄仪结构图

图2是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的航摄仪渲染图。

图3是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的差分惯导模块。

图4是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的十五控相机快门同步器。

图5是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的高精度陀螺仪。

图6是本实用新型所述15镜头差分惯导阵列航摄仪的航摄仪细节图。

图中标记为：1-3为垂直正射相机、4-6为后视倾斜相机、7-9为左视倾斜相机、10-12为右视倾斜相机、13-15为前视倾斜相机、16为十五控相机同步器、17为惯导差分模块、18为高精度陀螺仪、19为相机及附属设备安装平台、20-21为纵向平衡控制舵机、22-23为横向平衡控舵机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本实用新型进行进一步详细说明。所描述的具体实例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图6所示，本实用新型所述的15镜头差分惯导阵列航摄仪，包括15个索尼A7RM2数码相机和固定相机的智能云台，单个相机的像素数为4200万。整个航摄仪的长宽尺寸约为80cm×50cm，总重量约为38KG。15个相机按照五行三列的布局形式并排安装在钛合金材质的平台面板上，前视倾斜相机、后视倾斜相机、左视倾斜相机、右视倾斜相机和垂直正射相机各有3个。15个相机均由两个支架固定角度，其中1-3为垂直正射相机，与相机平台成90度垂直；4-6为后视倾斜相机，向后倾斜角度为43度；7-9为左视倾斜相机，向左倾斜角度为43度；10-12为右视倾斜相机，向右倾斜角度为43度；13-15为前视倾斜相机，向前倾斜角度为43度。15个相机固定在集成差分惯导模块17和高精度陀螺仪18的智能云台上，15控快门同步控制器16与飞控系统连接，控制相机的拍照行为。根据飞机的飞行姿态实时调整相机的云台的姿态和角度，记录实时位置信息。

本实用新型所述的是15镜头差分惯导阵列航摄仪，主要用于倾斜摄影测量的影像采集，能够获取15个方向的具有较高像素和较大幅宽的数字影像。阵列航摄仪整体体积较大，质量较重，可搭载在有人直升机上。

上面所述仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种15镜头差分惯导阵列航摄仪，其特征在于，所述航摄仪由15个相机按照五行三列的布局形式并排安装在钛合金材质的平台面板上，前视倾斜相机、后视倾斜相机、左视倾斜相机、右视倾斜相机和垂直正射相机各有3个，其中垂直正射相机与相机平台成90度垂直，后视倾斜相机向后倾斜角度为43度，左视倾斜相机向左倾斜角度为43度，右视倾斜相机向右倾斜角度为43度，前视倾斜相机向前倾斜角度为43度，15个相机固定在集成差分惯导模块和高精度陀螺仪的智能云台上，十五控快门同步控制器与飞行控制系统连接，控制相机的拍照行为，航摄仪根据飞机的飞行姿态实时调整相机的云台的姿态和角度，记录实时位置信息。

2.根据权利要求1所述的15镜头差分惯导阵列航摄仪，其特征在于，所述倾斜相机安装有不同焦距规格的镜头。

3.根据权利要求1所述的15镜头差分惯导阵列航摄仪，其特征在于，所述15镜头相机的固定基座安装在专门研制的智能云台上，该智能云台集成有高精度陀螺仪和差分惯导定位系统，可实时记录航摄仪的位置以及航摄仪的空中姿态，航摄仪的空中姿态可由云台上的舵机控制，根据预设的参数及时调整相机的姿态，使得阵列相机的角度始终与地面保持固定的角度，不受直升机的飞行姿态影响。

4.根据权利要求1所述的15镜头差分惯导阵列航摄仪，其特征在于，所述航摄仪由15个索尼A7RM2相机组合而成。