CN209055657U - 一种无人机像控点测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机像控点测量装置，包括壳体、显示屏、按键模块和指示灯模块以及设置在所述壳体内的电子线路板，所述壳体上设置有摄像机，所述电子线路板上设置有蓄电池、控制模块、磁场强度检测模块和对所述人机像控点坐标进行测量的GPS测量模块，所述控制模块包括单片机以及通信模块，所述通信模块包括蓝牙模块和串口通信模块，所述磁场强度检测模块包括磁场传感器、复位置位电路、信号处理电路和A/D转换电路，所述单片机的输入端接有风速传感器和电压传感器，所述GPS测量模块包括GPS天线和GPS模块。本实用新型结构简单，设计合理，成本低，体积小，携带便捷，省时省力，作业效率高，提高了像控点测量的准确度，实用性强。

Description

一种无人机像控点测量装置

技术领域

本实用新型属于航空摄影测量技术领域，具体涉及一种无人机像控点测量装置。

背景技术

无人机航测作为一种新型的低空遥感影像获取技术，在城市规划、智慧城市建设等发挥越来越重要的作用。无人机像控点是摄影测量控制加密和测图的基础，其坐标的测定直接影响到内业成图的数学精度，且其测量效率直接影响了后续工作的进度。

目前对无人机像控点坐标测量的过程中，存在以下问题：

第一、测量过程中因为电磁波信号对GPS卫星信号的干扰，会造成GPS 测量的准确度降低；

第二、目前的测量装置不便于携带和简易安装，这样耗费大量人力、物力；另外，安装费工费时，不能适应于大范围测量，作业效率低。

因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理和体积小的无人机像控点测量装置，携带便捷，省时省力，作业效率高，提高了像控点测量的准确度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无人机像控点测量装置，其结构简单，设计合理，成本低，体积小，携带便捷，省时省力，作业效率高，提高了像控点测量的准确度，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种无人机像控点测量装置，其特征在于：包括壳体、设置在壳体上的显示屏、按键模块和指示灯模块以及设置在所述壳体内的电子线路板，所述壳体上设置有摄像机；

所述电子线路板上设置有蓄电池、控制模块、磁场强度检测模块和对所述人机像控点坐标进行测量的GPS测量模块，所述控制模块包括单片机以及与单片机相接的通信模块和时钟模块，所述通信模块包括蓝牙模块和串口通信模块，所述磁场强度检测模块包括磁场传感器、与磁场传感器输入端相接的复位置位电路、与磁场传感器输出端相接的信号处理电路和与信号处理电路输出端相接的A/D转换电路，所述单片机的输入端接有用于检测野外风速的风速传感器和用于检测蓄电池的电压的电压传感器，所述 GPS测量模块包括GPS天线和与GPS天线输出端相接的GPS模块，所述摄像机的输出端、GPS模块的输出端和A/D转换电路的输出端均与单片机的输入端相接，所述显示屏的输入端与单片机的输出端相接。

上述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述按键模块包括电源按键和测量按键，所述电源按键串接在蓄电池为单片机供电的供电回路中，所述测量按键的输出端与单片机的输入端相接；

所述指示灯模块包括电源指示灯、信号指示灯和电压指示灯，所述电源指示灯、信号指示灯和电压指示灯的输入端均与单片机的输出端相接。

上述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述单片机为 STC12C5A48S2单片机。

上述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述壳体上设置有串行通信接口，所述串口通信模块包括芯片MAX232A，所述串行通信接口为DB9接口，所述芯片MAX232A的第1引脚经电容C4与所述芯片MAX232A 的第3引脚相接，所述芯片MAX232A的第4引脚经电容C6与所述芯片 MAX232A的第5引脚相接，所述芯片MAX232A的第11引脚和所述蓝牙模块的RX引脚均与单片机的TXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第12和所述蓝牙模块的TX引脚均与单片机的RXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第2 引脚与电容C5的一端相接，所述芯片MAX232A的第16引脚与电容C11的另一端的连接端接5V电源输出端，所述芯片MAX232A的第14引脚与串行通信接口的TXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第13引脚与串行通信接口的RXD引脚相接。

上述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述时钟模块包括芯片PCF8563，所述芯片PCF8563的第1引脚分两路，一路与晶振Y1的一端相接，另一路经电容C1接地；所述芯片PCF8563的第2引脚分两路，一路与晶振Y1的另一端相接，另一路经电容C2接地；所述芯片PCF8563 的第8引脚分两路，一路与整流二极管D1的阴极相接，另一路经电容C3 接地；所述整流二极管D1的阳极与5V电源输出端相接，所述芯片PCF8563 的第5引脚、第6引脚和第7引脚均与单片机相接。

上述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述磁场传感器包括芯片HCM1001，所述复位置位电路包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q2的集电极分两路，一路经电容C10与所述芯片HCM1001的第1引脚相接，另一路与三极管Q1的集电极相接；所述三极管Q1的发射极分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与电阻R4的一端相接；所述三极管Q1的基极分两路，一路与电阻R4的另一端相接，另一路与电容C8的一端相接；所述三极管Q2的发射极分两路，一路与所述芯片HCM1001的第3引脚和第4引脚相接，另一路与电阻R7的一端相接；所述三极管Q2 的基极分两路，一路与电阻R7的另一端相接，另一路与电容C11的一端相接；所述电容C11的另一端与电容C8的另一端的连接端与单片机相接；

所述信号处理电路包括运放AMP04，所述A/D转换电路包括芯片 CS5509，所述运放AMP04的第2引脚分两路，一路与滑动电阻R6的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第8引脚相接；所述滑动电阻 R6的另一个固定端和滑动电阻R6的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04的第3引脚分两路，一路与滑动电阻R8的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第5引脚相接；所述滑动电阻R8的另一个固定端和滑动电阻R8的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04的第 1引脚与电阻R5的一端相接，所述运放AMP04的第8引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与电容C9的一端相接；所述运放AMP04的第6引脚分两路，一路与电容C9的另一端相接，另一路与所述芯片CS5509 的第7引脚相接；所述运放AMP04的第5引脚分三路，一路经电阻R9与 5V电源输出端相接，另一路与基准电压LM440-2.5V的阴极相接，第三路与所述芯片CS5509的第8引脚和第9引脚相接；所述芯片CS5509的第2 引脚和第13引脚与5V电源输出端相接，所述芯片CS5509的第1引脚、第3引脚、第4引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚均与单片机相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设置磁场强度检测模块,磁场传感器检测到的磁场信号发送至信号处理电路处理，信号处理电路处理之后经过A/D转换电路得到磁场强度，并发送至单片机，当单片机接收到的磁场强度不符合磁场强度设定值时，则像控点区域存在较强的电磁波干扰源，GPS信号会收到电磁波信号的干扰，直至单片机接收到的磁场强度符合磁场强度设定值时，对像控点的坐标进行测量，提高了像控点的坐标测量精度。

2、本实用新型设置GPS测量模块包括GPS模块和GPS天线，能够实时检测像控点的空间坐标信息，并结合摄像头获取像控点位置图像，得到像控点布设位置区域，便于查看。

3、本实用新型设置体积较小，方便携带和测量安装，这样减少劳动强度，另外方便移动，能适应于大范围测量，作业效率高。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，成本低，体积小，携带便捷，省时省力，作业效率高，提高了像控点测量的准确度，实用性强。

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。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

图3为本实用新型单片机的电路原理图。

图4为本实用新型串口通信模块和蓝牙模块的电路图。

图5为本实用新型时钟模块的电路原理图。

图6为本实用新型磁场传感器、复位职位电路、信号处理电路和A/D 转换电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—蓄电池； 2—电源按键； 3—单片机；

4—测量按键； 5—磁场传感器； 6—信号处理电路；

7—复位置位电路； 8—A/D转换电路； 9—风速传感器；

10—摄像机； 11—GPS模块； 12—GPS天线；

13—电源指示灯； 14—信号指示灯； 15—显示屏；

16—蓝牙模块； 17—串口通信模块； 17-1—串行通信接口；

18—时钟模块； 20—电压传感器； 21—电压指示灯；

22—USB充电接口； 23—壳体。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括壳体23、设置在壳体23上的显示屏15、按键模块和指示灯模块以及设置在所述壳体23内的电子线路板，所述壳体23上设置有摄像机10；

所述电子线路板上设置有蓄电池、控制模块、磁场强度检测模块和对所述人机像控点坐标进行测量的GPS测量模块，所述控制模块包括单片机3以及与单片机3相接的通信模块和时钟模块18，所述通信模块包括蓝牙模块16 和串口通信模块17，所述磁场强度检测模块包括磁场传感器5、与磁场传感器5输入端相接的复位置位电路7、与磁场传感器5输出端相接的信号处理电路6和与信号处理电路6输出端相接的A/D转换电路8，所述单片机3的输入端接有用于检测野外风速的风速传感器9和用于检测蓄电池1的电压的电压传感器20，所述GPS测量模块包括GPS天线12和与GPS天线12输出端相接的GPS模块11，所述摄像机10的输出端、GPS模块11的输出端和A/D 转换电路8的输出端均与单片机3的输入端相接，所述显示屏15的输入端与单片机3的输出端相接。

本实施例中，所述按键模块包括电源按键2和测量按键4，所述电源按键2串接在蓄电池1为单片机3供电的供电回路中，所述测量按键4的输出端与单片机3的输入端相接；

所述指示灯模块包括电源指示灯13、信号指示灯14和电压指示灯21，所述电源指示灯13、信号指示灯14和电压指示灯21的输入端均与单片机3 的输出端相接。

如图3所示，本实施例中，所述单片机3为STC12C5A48S2单片机。

如图4所示，本实施例中，所述壳体23上设置有串行通信接口17-1，所述串口通信模块17包括芯片MAX232A，所述串行通信接口17-1为DB9接口，所述芯片MAX232A的第1引脚经电容C4与所述芯片MAX232A的第3引脚相接，所述芯片MAX232A的第4引脚经电容C6与所述芯片MAX232A的第5引脚相接，所述芯片MAX232A的第11引脚和所述蓝牙模块16的RX引脚均与单片机3的TXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第12和所述蓝牙模块16的TX 引脚均与单片机3的RXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第2引脚与电容C5 的一端相接，所述芯片MAX232A的第16引脚与电容C11的另一端的连接端接 5V电源输出端，所述芯片MAX232A的第14引脚与串行通信接口17-1的TXD 引脚相接，所述芯片MAX232A的第13引脚与串行通信接口17-1的RXD引脚相接。

如图5所示，本实施例中，所述时钟模块18包括芯片PCF8563，所述芯片PCF8563的第1引脚分两路，一路与晶振Y1的一端相接，另一路经电容 C1接地；所述芯片PCF8563的第2引脚分两路，一路与晶振Y1的另一端相接，另一路经电容C2接地；所述芯片PCF8563的第8引脚分两路，一路与整流二极管D1的阴极相接，另一路经电容C3接地；所述整流二极管D1的阳极与5V电源输出端相接，所述芯片PCF8563的第5引脚、第6引脚和第7引脚均与单片机3相接。

如图6所示，本实施例中，所述磁场传感器5包括芯片HCM1001，所述复位置位电路7包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q2的集电极分两路，一路经电容C10与所述芯片HCM1001的第1引脚相接，另一路与三极管Q1的集电极相接；所述三极管Q1的发射极分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与电阻R4的一端相接；所述三极管Q1的基极分两路，一路与电阻R4 的另一端相接，另一路与电容C8的一端相接；所述三极管Q2的发射极分两路，一路与所述芯片HCM1001的第3引脚和第4引脚相接，另一路与电阻R7 的一端相接；所述三极管Q2的基极分两路，一路与电阻R7的另一端相接，另一路与电容C11的一端相接；所述电容C11的另一端与电容C8的另一端的连接端与单片机3相接；

所述信号处理电路6包括运放AMP04，所述A/D转换电路8包括芯片 CS5509，所述运放AMP04的第2引脚分两路，一路与滑动电阻R6的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第8引脚相接；所述滑动电阻R6的另一个固定端和滑动电阻R6的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04 的第3引脚分两路，一路与滑动电阻R8的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第5引脚相接；所述滑动电阻R8的另一个固定端和滑动电阻 R8的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04的第1引脚与电阻R5的一端相接，所述运放AMP04的第8引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与电容C9的一端相接；所述运放AMP04的第6引脚分两路，一路与电容C9的另一端相接，另一路与所述芯片CS5509的第7引脚相接；所述运放 AMP04的第5引脚分三路，一路经电阻R9与5V电源输出端相接，另一路与基准电压LM440-2.5V的阴极相接，第三路与所述芯片CS5509的第8引脚和第9引脚相接；所述芯片CS5509的第2引脚和第13引脚与5V电源输出端相接，所述芯片CS5509的第1引脚、第3引脚、第4引脚、第14引脚、第15 引脚和第16引脚均与单片机3相接。

本实施例中，实际连接时，所述芯片PCF8536的第6引脚与 STC12C5A48S2单片机的P1.0引脚相接，所述芯片PCF8536的第5引脚与 STC12C5A48S2单片机的P1.2引脚相接，所述芯片PCF8536的第7引脚与 STC12C5A48S2单片机的P1.3引脚相接。

本实施例中，实际连接时，所述芯片CS5509的第1引脚、第3引脚、第4引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚分别与STC12C5A48S2单片机的P5.3引脚、P5.2引脚、P5.1引脚、P1.7引脚、P1.1引脚和P5.0引脚相接。

本实施例中，设置复位置位电路7，是便于单片机3通过复位置位电路7对磁场传感器5进行复位和置位操作来校准磁场传感器5，避免外界强磁场、芯片温度变化和温漂等引起的干扰，确保磁场传感器5正常工作。

本实施例中，风速传感器9为GTYD-EC-9SH风速传感器，所述风速传感器9的输出端与单片机3的P2.0引脚相接。

本实施例中，电压传感器20为HV100霍尔电压传感器，所述电压传感器20的输出端与单片机3的P2.1引脚相接。

本实用新型使用时，操作电源按键2使蓄电池1为单片机3及其他用电模块供电，单片机3进入工作状态，单片机3控制电源指示灯13亮，磁场传感器5对像控点所处位置的磁场强度信号进行检测，并将检测到的磁场强度信号发送至信号处理电路6，经过信号处理电路6的放大处理并发送至A/D转换电路8，经过A/D转换电路8的转换得到数字磁场强度值，并发送至单片机3，单片机3将接收到的数字磁场强度值与磁场强度设定值进行比较，当磁场传感器5检测到的磁场强度大于磁场强度设定值时，则像控点区域存在较强的电磁波干扰源，GPS信号会收到电磁波信号的干扰；风速传感器9实时测量环境的风速并将采集到的风速发送至单片机3，单片机3将得到的风速与预先设定的风速设定值进行比较，当风速传感器9检测的风速大于预先设定的风速设定值时，则需要在风速传感器9检测的风速小于预先设定的风速设定值时进行像控点坐标的测量，避免风速较大对GPS反射信号的影响，确保GPS测量满足要求。

当单片机3接收到的磁场强度小于磁场强度设定值且风速传感器9检测的风速小于预先设定的风速设定值时，操作测量按键4，GPS测量模块工作，GPS天线12获取GPS信号，并通过GPS模块11发送至单片机3，单片机3预先根据接收到的GPS信号进行处理得到GPS信号强度，当单片机3接收到的GPS信号强度小于信号强度设定值时，单片机3控制信号指示灯14闪烁提醒，调节该装置直至单片机3接收到的GPS信号强度满足信号强度设定值，则单片机3对接收到的GPS信号进行处理得到，像控点在空间的坐标并存储，单片机3控制显示屏15对像控点的坐标进行显示；另外，通过摄像头10对所测量的像控点的位置进行拍照，便于后期查看核对，且通过时钟模块18能记录像控点的坐标测量时间，便于统计查看。另外，测量的像控点的坐标可通过蓝牙模块16实现像控点测量坐标的无线数据传输，还可通过串口通信模块17实现像控点测量坐标的有线数据传输。

在像控点的坐标测量过程中，电压传感器20实时检测蓄电池1的电压并将采集到的电压发送至单片机3，单片机3将得到的电压与预先设定的电压设定值进行比较，当电压传感器20检测的电压小于预先设定的电压设定值时，单片机3控制电压指示灯21亮，蓄电池1电压不足，则通过设置在壳体23上的USB充电接口2为该装置充电确保蓄电池1能正常工作，确保蓄电池1的使用寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机像控点测量装置，其特征在于：包括壳体(23)、设置在壳体(23)上的显示屏(15)、按键模块和指示灯模块以及设置在所述壳体(23)内的电子线路板，所述壳体(23)上设置有摄像机(10)；

所述电子线路板上设置有蓄电池、控制模块、磁场强度检测模块和对所述人机像控点坐标进行测量的GPS测量模块，所述控制模块包括单片机(3)以及与单片机(3)相接的通信模块和时钟模块(18)，所述通信模块包括蓝牙模块(16)和串口通信模块(17)，所述磁场强度检测模块包括磁场传感器(5)、与磁场传感器(5)输入端相接的复位置位电路(7)、与磁场传感器(5)输出端相接的信号处理电路(6)和与信号处理电路(6)输出端相接的A/D转换电路(8)，所述单片机(3)的输入端接有用于检测野外风速的风速传感器(9)和用于检测蓄电池(1)的电压的电压传感器(20)，所述GPS测量模块包括GPS天线(12)和与GPS天线(12)输出端相接的GPS模块(11)，所述摄像机(10)的输出端、GPS模块(11)的输出端和A/D转换电路(8)的输出端均与单片机(3)的输入端相接，所述显示屏(15)的输入端与单片机(3)的输出端相接。

2.按照权利要求1所述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述按键模块包括电源按键(2)和测量按键(4)，所述电源按键(2)串接在蓄电池(1)为单片机(3)供电的供电回路中，所述测量按键(4)的输出端与单片机(3)的输入端相接；

所述指示灯模块包括电源指示灯(13)、信号指示灯(14)和电压指示灯(21)，所述电源指示灯(13)、信号指示灯(14)和电压指示灯(21)的输入端均与单片机(3)的输出端相接。

3.按照权利要求1或2所述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述单片机(3)为STC12C5A48S2单片机。

4.按照权利要求1或2所述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述壳体(23)上设置有串行通信接口(17-1)，所述串口通信模块(17)包括芯片MAX232A，所述串行通信接口(17-1)为DB9接口，所述芯片MAX232A的第1引脚经电容C4与所述芯片MAX232A的第3引脚相接，所述芯片MAX232A的第4引脚经电容C6与所述芯片MAX232A的第5引脚相接，所述芯片MAX232A的第11引脚和所述蓝牙模块(16)的RX引脚均与单片机(3)的TXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第12和所述蓝牙模块(16)的TX引脚均与单片机(3)的RXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第2引脚与电容C5的一端相接，所述芯片MAX232A的第16引脚与电容C11的另一端的连接端接5V电源输出端，所述芯片MAX232A的第14引脚与串行通信接口(17-1)的TXD引脚相接，所述芯片MAX232A的第13引脚与串行通信接口(17-1)的RXD引脚相接。

5.按照权利要求1或2所述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述时钟模块(18)包括芯片PCF8563，所述芯片PCF8563的第1引脚分两路，一路与晶振Y1的一端相接，另一路经电容C1接地；所述芯片PCF8563的第2引脚分两路，一路与晶振Y1的另一端相接，另一路经电容C2接地；所述芯片PCF8563的第8引脚分两路，一路与整流二极管D1的阴极相接，另一路经电容C3接地；所述整流二极管D1的阳极与5V电源输出端相接，所述芯片PCF8563的第5引脚、第6引脚和第7引脚均与单片机(3)相接。

6.按照权利要求1或2所述的一种无人机像控点测量装置，其特征在于：所述磁场传感器(5)包括芯片HCM1001，所述复位置位电路(7)包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q2的集电极分两路，一路经电容C10与所述芯片HCM1001的第1引脚相接，另一路与三极管Q1的集电极相接；所述三极管Q1的发射极分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与电阻R4的一端相接；所述三极管Q1的基极分两路，一路与电阻R4的另一端相接，另一路与电容C8的一端相接；所述三极管Q2的发射极分两路，一路与所述芯片HCM1001的第3引脚和第4引脚相接，另一路与电阻R7的一端相接；所述三极管Q2的基极分两路，一路与电阻R7的另一端相接，另一路与电容C11的一端相接；所述电容C11的另一端与电容C8的另一端的连接端与单片机(3)相接；

所述信号处理电路(6)包括运放AMP04，所述A/D转换电路(8)包括芯片CS5509，所述运放AMP04的第2引脚分两路，一路与滑动电阻R6的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第8引脚相接；所述滑动电阻R6的另一个固定端和滑动电阻R6的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04的第3引脚分两路，一路与滑动电阻R8的一个固定端相接，另一路与所述芯片HCM1001的第5引脚相接；所述滑动电阻R8的另一个固定端和滑动电阻R8的滑动端与5V电源输出端相接，所述运放AMP04的第1引脚与电阻R5的一端相接，所述运放AMP04的第8引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与电容C9的一端相接；所述运放AMP04的第6引脚分两路，一路与电容C9的另一端相接，另一路与所述芯片CS5509的第7引脚相接；所述运放AMP04的第5引脚分三路，一路经电阻R9与5V电源输出端相接，另一路与基准电压LM440-2.5V的阴极相接，第三路与所述芯片CS5509的第8引脚和第9引脚相接；所述芯片CS5509的第2引脚和第13引脚与5V电源输出端相接，所述芯片CS5509的第1引脚、第3引脚、第4引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚均与单片机(3)相接。