CN210089681U - 一种无人机水准测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机水准测量系统，属于工程测量的技术领域。包括无人机模块和电子水准仪，无人机模块的顶部中心固定连接有第一反射棱镜，无人机模块的底部固定安装有测距装置和摄像装置，无人机模块上设有数据处理装置和数据收发装置，数据处理装置与测距装置和摄像装置电连接，电子水准仪上设有数据收发天线和无人机控制装置，数据收发天线与数据收发装置无线连接，无人机控制装置无线控制无人机模块，还包括设置在目标点的尺垫，尺垫上固定连接有第二反射棱镜。代替人工立尺的水准测量系统，减轻测量人员外业水准测量的工作量，大大提高测量效率和精准度。

Description

一种无人机水准测量系统

技术领域

本实用新型涉及工程测量的技术领域，尤其涉及一种无人机水准测量系统。

背景技术

工程测量中常用到高程测量，高程测量最常用的是几何水准测量。几何水准测量适合于平原地区的等级水准控制测量和普通水准高程测量，水准测量所用的水准尺2m～5m，对于高山重丘地区水准测量不但需要转的点多，存在测量工作量大，而且高程测量的精度也难以保证，其它所全站仪三角高程测量和RTK高程拟合测量的精度一般低于普通水准测量，为了在山区、重丘区进行水准高程测量，需要对普通水准测量的方法进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，故此提出一种无人机水准测量系统，代替人工立尺的水准测量系统，减轻测量人员外业水准测量的工作量，大大提高测量效率和精准度。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种无人机水准测量系统，包括无人机模块和电子水准仪，所述无人机模块的顶部中心固定连接有第一反射棱镜，所述无人机模块的底部固定安装有测距装置和摄像装置，所述无人机模块上设有数据处理装置和数据收发装置，所述数据处理装置与测距装置和摄像装置电连接，所述电子水准仪上设有数据收发天线和无人机控制装置，所述数据收发天线与数据收发装置无线连接，所述无人机控制装置无线控制无人机模块，还包括设置在目标点的尺垫，所述尺垫上固定连接有第二反射棱镜。

进一步的，所述测距装置上设有重力补偿器，所述重力补偿器带有磁阻尼，所述测距装置内嵌设有第一CCD相机，所述第一CCD相机与数据处理装置电连接。

进一步的，所述无人机模块内设有电子气泡装置和气泡位置传感器，所述气泡位置传感器与数据处理装置电连接。

进一步的，所述第一反射棱镜与测距装置同轴设置且均位于无人机模块中心位置处或偏心设置，所述摄像装置设有四个，四个所述摄像装置分别等间距设置在测距装置的四周。

进一步的，所述电子水准仪上设有位于内部的第二CCD相机、位于外部的显示器和操作键盘，所述显示器呈现摄像装置采集的图像。

进一步的，所述尺垫为圆盘状结构，所述尺垫的上表面上设有圆气泡，所述尺垫的下表面上固定连接有支撑。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

1、本实用新型中设有无人机模块上设有第一反射棱镜、测距装置、摄像装置、数据处理装置和数据收发装置，电子水准仪上设有数据收发天线和无人机控制装置，目标点设有尺垫且尺垫上设有第二反射棱镜，电子水准仪上的无人机控制装置控制无人机模块飞行至水准点(尺垫)附近，利用测距装置测量无人机距离水准点的距离，同时利用摄像装置便于对水准点与无人机模块同轴，同时利用数据收发天线和数据收发装置进行数据交换实现及时的控制信息和数据的传输。电子水准仪上设有显示器可以显示测量电子水准仪和无人机模块的距离，接收无人机模块测量到地面的垂直距离(高差)及无人机模块采集地面的图像。

2、本实用新型中测距装置上设有带有磁阻尼的重力补偿器，始终保持测距装置垂直向下且磁阻尼可以减少无人机模块的摆动，保证其稳定性进而提高测量精准度；测距装置内还设有第一CCD相机便于观测测距装置和第二反射棱镜是否位于同一竖直线上，进一步提高测量精准度和高效且便捷性能。

3、本实用新型中无人机模块中设有电子气泡装置和气泡位置传感器，通过电子水准仪上的无人机控制装置便于快速置平无人机模块；尺垫上表面设有圆气泡和下表面上的支撑，利用圆气泡可以将快速尺垫置平。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中的电子水准仪的正视图。

图中：1、无人机模块；2、电子水准仪；21、数据收发天线；3、第一反射棱镜；4、测距装置；5、摄像装置；6、数据处理装置；7、数据收发装置；8、无人机控制装置；9、尺垫；10、第二反射棱镜；11、重力补偿器；12、第一CCD相机；13、电子气泡装置；14、气泡位置传感器；15、第二CCD相机；16、显示器；17、操作键盘；18、圆气泡；19、支撑。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

如图1至图2所示，包括均内置有蓄电池的无人机模块1(具有自动识别功能)和电子水准仪2，还包括设置在目标点的尺垫9，尺垫9上固定连接有第二反射棱镜10，无人机模块1的顶部中心固定连接有第一反射棱镜3，无人机模块1的底部固定安装有测距装置4和摄像装置5，其中测距装置4可以可以设置激光免棱镜测距，也可设置红外测距且其上设有重力补偿器11，使测距头始终保持垂直向下，重力补偿器11带有磁阻尼，减小测距装置4的摆动，测距装置4内嵌设有第一CCD相机12，第一CCD相机12的中心点对准第二发射棱镜10即可实现无人机模块1的位置确定，第一CCD相机12与数据处理装置6电连接。

无人机模块1上设有数据处理装置6(中央处理器、内存、温度和气压传感器)和数据收发装置7(为了无人机模块1接收电子水准仪2控制信息和数据的传输)，无人机模块1内设有电子气泡装置13和气泡位置传感器14，利用气泡位置处理器14和电子气泡装置13共同作用进而实现快速置平无人机模块1，数据处理装置6与气泡位置传感器14、测距装置4和摄像装置5电连接，电子水准仪2(包括物镜、目镜和三脚架)上设有数据收发天线21和无人机控制装置8，数据收发天线21与数据收发装置7无线连接，无人机控制装置8无线控制无人机模块1。

在本实施例中进一步优选的，第一反射棱镜3与测距装置4偏心设置，摄像装置5设有四个，四个摄像装置5分别等间距设置在测距装置4的四周，四个摄像装置5采集到的图像，通过软件处理将四个图像合成一个图像，中心显示一个十字丝。

在本实施例中进一步优选的，电子水准仪2上设有位于内部的第二CCD相机15、位于外部的显示器16和操作键盘17(开关键、测距键等)，显示器16呈现摄像装置5采集的图像，可显示测量电子水准仪2与无人机模块1的距离，接收无人机模块1测量到地面垂直距离(高差)及无人机模块1对于地面的图像。

在本实施例中进一步优选的，尺垫9为圆盘状结构，尺垫9的上表面上设有圆气泡18(精度8’/2mm)，尺垫9的下表面上固定连接有支撑19。

本实用新型的工作原理：首先适当位置架设电子水准仪2，整平电子水准仪2。将无人机模块1模块1准备好，安置充满电的电池，无人机模块1模块1开机与电子水准仪2无线连接，连接成功后，显示器16中显示四个摄像装置5采集的图像，通过软件处理将四个图像合成一个图像，中心显示一个十字丝，准备工作完成。

电子水准仪2上的无线控制装置8控制无人机模块1模块1起飞，控制飞行的方向直到无人机模块1模块1到达水准点附近，精确调整无人机模块1位于水准点的正上方，升降无人机模块1直到无人机模块1在电子水准仪望远镜视场内。电子水准仪2内部第二CCD相机15采集望远镜视场内的无人机模块1位置，控制无人机模块1转动将机头对向电子水准仪2，电子水准仪2根据第二CCD相机15内的无人机模块1位置控制无人机模块1将顶部的第一反射棱镜3中心对准电子水准仪2中心，同时无人机模块1利用电子气泡装置13置平无人机模块1，下部的测距装置4靠重力补偿器11垂直向下指向水准点，将无人机模块1设定免棱镜测距方式，按测量键控制无人机模块1对水准点进行测距，所测距离为电子水准仪2到水准点的高差，同时电子水准仪2测量到无人机模块1顶第一反射棱镜3中心的距离作为视距。无人机模块1将所测的距离利用无线传输至电子水准仪2。电子水准仪2显示水准控制点图像与所测的高差和视距。

再控制无人机模块1到需要测量的点位进行测量。如果需要转点可以选一固定的位置作标志，无人机模块1不动，移动电子水准仪2到适当的位置，整平仪器，将水准仪指向无人机模块1的方向，控制无人机模块1将机头指向电子水准仪2，调整无人机模块1的高差直到第一反射棱镜3中心与电子水准仪2的视线在同一水平面上，控制无人机模块1直到下部的摄像装置5合成图像的十字丝精确对准转点中心，再进行测量后视点的高差与视距。转点时无人机模块1需要精确对准转点的点位，转点采用尺垫，无人机模块1可以自动目标跟踪锁定尺垫。

其次进行较高精度的水准控制测量，只有一台无人机模块1无法进行后前前后或后后前前的测量方法，只能一台水准仪进行后-前的方法，故本无人机模块1水准测量系统适合于四等及四等以下的水准控制测量，采用后后前前的测量方法。这时需要尺垫9，在山坡上测量时需要将“尺垫”置水平，挖平山坡斜面，尺垫9上具有圆气泡18(精度8’/2mm)，无人机模块1飞行到尺垫9的正上方，同样无人机模块1具有自动目标识别功能，无人机模块1测距头内部第一CCD相机12控制无人机模块1精确对准尺垫9中心，设置无人机模块1为红外测距模式。电子水准仪2控制无人机模块1测距，同时电子水准仪2自动测量电子水准仪2到无人机模块1中心(第一反射棱镜3)的距离。电子水准仪2带有内存和存贮卡，可将测量的数据与测点的图像存入电子水准仪2的内存或存贮卡中。

最后需要说明是无人机模块1第一反射棱镜3相位中心与其下部的测距装置4相位中心不重合，具有相位差，但同一个无人机模块1的相位差是一个常数，在后视-前视的高差计算中自动消除，对点与点之间高差的测量无影响，当然无人机模块1相位差常数也可以检定存于电子水准仪2中测量中改正。

本无人机水准测量系统适合于普通水准高程测量和四等以下的水准控制测量，但风力对无人机的位置有影响，会使无人机的位置摆动影响测量，严重时使无人机飘离所测的点，所以风力大不适合进行无人机水准测量，本系统适合于三级以下风力情况下的水准测量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机水准测量系统，包括无人机模块(1)和电子水准仪(2)，其特征在于，所述无人机模块(1)的顶部中心固定连接有第一反射棱镜(3)，所述无人机模块(1)的底部固定安装有测距装置(4)和摄像装置(5)，所述无人机模块(1)上设有数据处理装置(6)和数据收发装置(7)，所述数据处理装置(6)与测距装置(4)和摄像装置(5)电连接，所述电子水准仪(2)上设有数据收发天线(21)和无人机控制装置(8)，所述数据收发天线(21)与数据收发装置(7)无线连接，所述无人机控制装置(8)无线控制无人机模块(1)，还包括设置在目标点的尺垫(9)，所述尺垫(9)上固定连接有第二反射棱镜(10)。

2.根据权利要求1所述的一种无人机水准测量系统，其特征在于，所述测距装置(4)上设有重力补偿器(11)，所述重力补偿器(11)带有磁阻尼，所述测距装置(4)内嵌设有第一CCD相机(12)，所述第一CCD相机(12)与数据处理装置(6)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人机水准测量系统，其特征在于，所述无人机模块(1)内设有电子气泡装置(13)和气泡位置传感器(14)，所述气泡位置传感器(14)与数据处理装置(6)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机水准测量系统，其特征在于，所述第一反射棱镜(3)与测距装置(4)同轴设置且均位于无人机模块(1)中心位置处或偏心设置，所述摄像装置(5)设有四个，四个所述摄像装置(5)分别等间距设置在测距装置(4)的四周。

5.根据权利要求1所述的一种无人机水准测量系统，其特征在于，所述电子水准仪(2)上设有位于内部的第二CCD相机(15)、位于外部的显示器(16)和操作键盘(17)，所述显示器(16)呈现摄像装置(5)采集的图像。

6.根据权利要求1所述的一种无人机水准测量系统，其特征在于，所述尺垫(9)为圆盘状结构，所述尺垫(9)的上表面上设有圆气泡(18)，所述尺垫(9)的下表面上固定连接有支撑(19)。

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