CN211123765U - 飞行器和飞行器系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种飞行器和飞行器系统。该飞行器包括：飞行器的主体；第一激光头，设置在主体上部，用于采集主体的第一感测区域范围内的点云数据；第二激光头，设置在主体上部，用于采集主体的第二感测区域范围内的点云数据，其中，第一感测区域和第二感测区域位于主体的不同侧，且第一感测区域和第二感测区域存在重叠部分。通过本申请，解决了相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题。

Description

飞行器和飞行器系统

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种飞行器和飞行器系统。

背景技术

机载激光雷达(Light Detection And Ranging，LIDAR)是将激光用于回波测距和定向，并通过位置、径向速度及物体反射特性等信息来识别目标，体现了特殊的发射、扫描、接收和信号处理技术，该技术起源于传统的工程测量中的激光测距技术，是传统雷达技术与现代激光技术结合的产物，是遥感测量领域的一门新兴技术，目前越来越广泛的应用于电力行业中。

例如，采用机载激光雷达技术设计的机载激光雷达系统是一种快捷、高速的航空测量设备，该系统由无人机搭载激光扫描仪等设备，实现对目标的同步测量，测量数据通过特定方程解算处理，生成高密度激光点云数值，为电力设备的提取提供精确的数据源。

但是，目前无人搭载激光扫描仪设备多是将激光扫描仪搭载在无人机机身正下方或偏下方，由于机身遮挡，无法获取到无人机飞行高度上方的数据，若提高无人机飞行高度，由于激光扫描仪射程有限，则无法获取到超出激光扫描仪射程的地物。

针对相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请提供一种飞行器和飞行器系统，以解决相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种飞行器。该飞行器包括：飞行器的主体；第一激光头，设置在主体上部，用于采集主体的第一感测区域范围内的点云数据；第二激光头，设置在主体下部，用于采集主体的第二感测区域范围内的点云数据，其中，第一感测区域和第二感测区域位于主体的不同侧，且第一感测区域和第二感测区域存在重叠部分。

可选地，第一激光头和第二激光头的水平扫描范围均在190°至270°之间。

可选地，第一激光头和第二激光头的外部分别设置有可旋转外壳，外壳上设置有开口，其中，激光信号分别从第一激光头和第二激光头发出，经过外壳上的开口向外发出。

可选地，该飞行器还包括：定位定姿装置，与主体连接，用于确定主体的位置数据和姿态数据。

可选地，定位定姿装置包括：定位装置，与主体连接，用于获取主体的位置数据。

可选地，定位定姿装置还包括：定姿装置，与主体连接，用于获取主体的姿态数据。

可选地，该飞行器还包括：控制器，设置在主体上，与定位定姿装置连接，用于接收主体的位置数据和姿态数据。

可选地，该飞行器还包括：通信装置，用于接收第一激光头采集的第一点云数据和第二激光头采集的第二点云数据，并将第一点云数据和第二点云数据回传至控制器。

可选地，控制器还与通信装置进行通信，用于接收第一点云数据和第二点云数据。

可选地，该飞行器还包括：遥感接收器，用于接收外部遥控信号。

根据本申请的一个方面，提供了另一种飞行器。该飞行器包括：飞行器的主体；至少两个第三激光头，设置在主体的不同位置，用于采集主体在不同感测区域范围内的点云数据，其中，不同感测区域位于主体的不同侧，且不同感测区域存在重叠部分。

根据本申请的另一方面，提供了一种飞行器系统。该飞行器系统包括：上述任意一种飞行器；遥控设备，用于至少控制飞行器的飞行路线和飞行姿态。

通过本申请，通过飞行器的主体；第一激光头，设置在主体上部，用于采集主体的第一感测区域范围内的点云数据；第二激光头，设置在主体上部，用于采集主体的第二感测区域范围内的点云数据，其中，第一感测区域和第二感测区域位于主体的不同侧，且第一感测区域和第二感测区域存在重叠部分，解决了相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题。通过第一激光头和第二激光头采集飞行器的主体的不同侧的感测区域范围内的点云数据，进而达到了全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的飞行器的示意图；

图2是根据本申请实施例提供的飞行器的扫描示意图；

图3是根据本申请实施例提供的飞行器中激光头的扫描范围示意图；

图4是根据本申请实施例提供的飞行器中设置有外壳的激光头的扫描示意图；

图5是根据本申请实施例提供的另一种飞行器的示意图；以及

图6是根据本申请实施例提供的飞行器系统的示意图；

其中，10.主体，20.第一激光头，30.第二激光头，40.定位定姿装置，50.控制器，60.第三激光头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本申请的实施例，提供了一种飞行器。

图1是根据本申请实施例的飞行器的示意图。如图1所示，该飞行器包括：

飞行器的主体10；第一激光头20，设置在主体10上部，用于采集主体10的第一感测区域范围内的点云数据；第二激光头30，设置在主体10下部，用于采集主体10的第二感测区域范围内的点云数据，其中，第一感测区域和第二感测区域位于主体10的不同侧，且第一感测区域和第二感测区域存在重叠部分。

具体地，如图2所示，第一激光头20用于扫描飞行器的飞行高度上方区域及少部分下方区域构成的扇形的感测区域，并获取该区域范围内电力设备的点云数据，第二激光头30用于扫描飞行器的飞行高度下方区域及部分上方区域构成的扇形的感测区域，并获取该区域范围内电力设备的点云数据。也即，飞行器在电力设备的中部范围内飞行时，不仅可以获取在飞行器的飞行高度下方的地物信息，还可以获取在飞行器的飞行高度上方的地物信息，整体上增加了扫描范围，从而可以获取电力设备的完整的点云数据。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，第一激光头20和第二激光头30的水平扫描范围均在190°至270°之间。

如图3所示，为飞行器主体10下部设置的激光头的水平扫描范围示意图，也即第二激光头30的水平扫描范围示意图，第一激光头20的水平扫描范围与第二激光头30同理。

需要说明的是，在第一激光头20和第二激光头30的水平扫描范围均大于180°的情况下，才可以将飞行器整体的扫描范围扩展到360°，例如，在第一激光头20和第二激光头30的水平扫描范围均为190°的情况下，将飞行器整体的扫描范围扩展到360°，第一感测区域和第二感测区域的重叠角度可以为10°。再例如，在第一激光头20和第二激光头30的水平扫描范围均为270°的情况下，将飞行器整体的扫描范围扩展到360°，第一感测区域和第二感测区域的重叠角度可以为90°。

本申请实施例提供的飞行器，通过飞行器的主体10；第一激光头20，设置在主体10上部，用于采集主体10的第一感测区域范围内的点云数据；第二激光头30，设置在主体10上部，用于采集主体10的第二感测区域范围内的点云数据，其中，第一感测区域和第二感测区域位于主体10的不同侧，且第一感测区域和第二感测区域存在重叠部分，解决了相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题。通过第一激光头和第二激光头采集飞行器的主体的不同侧的感测区域范围内的点云数据，进而达到了全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的效果。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，第一激光头20和第二激光头30的外部分别设置有可旋转外壳，外壳上设置有开口，其中，激光信号分别从第一激光头20和所述第二激光头30发出，经过外壳上的开口向外发出。

需要说明的是，为了尽可能多的采集有效的激光点云数据，在第一激光头20和第二激光头30的外部设置有开口的外壳，如图4所示，在飞行器靠近待测电力设备的情况下，可以控制激光头的外壳进行旋转，使得外壳上的开口位置面向电力设备所在的方位。在发射激光的过程中，由于光发射中心到反射点的距离D＝光速*时间/2，在有外壳覆盖的地方，距离D小于外壳到激光头中心的距离，例如0.3米，对于D小于0.3米的位置，激光头将不再发送信号，仅从外壳开口区域发送信号，从而在相同的时间内尽可能多的获取有效的激光点云数据，提高了激光点云数据获取的效率。

为了获取飞行器飞行过程中的位置信息和姿态信息，可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，该飞行器还包括：定位定姿装置40，与主体10连接，用于确定主体10的位置数据和姿态数据。

需要说明的是，定位定姿装置40为定位装置和定姿装置组合的高精度位置与姿态测量系统。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，定位定姿装置40包括：定位装置，与主体10连接，用于获取主体10的位置数据。

具体地，定位装置可以为设置在飞行器的主体10上的GPS接收机，该GPS接收机和设置在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号，并采用定位技术对飞行器进行精密定位，例如，可以采用差分GPS定位对飞行器进行定位。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，定位定姿装置40还包括：定姿装置，与主体10连接，用于获取主体10的姿态数据。

具体地，定姿装置可以为惯性测量装置，惯性测量装置通过感测飞机或其他载体的加速度，经过积分运算，获取飞行器的姿态数据。

为了存储飞行过程中获取的数据或是通过网络实时回传的数据，可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，该飞行器还包括：控制器50，设置在主体10上，与定位定姿装置40连接，用于接收主体10的位置数据和姿态数据。

例如，控制器50可以为PC机，可以通过串口接收定位定姿装置40传递的、飞行过程中测得的位置数据和姿态数据。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，该飞行器还包括：通信装置，用于接收第一激光头20采集的第一点云数据和第二激光头30采集的第二点云数据，并将第一点云数据和第二点云数据回传至控制器50。

需要说明的是，通信装置可以网络通信平台，用于接收通过网络传递的数据，并将网络通信平台上的数据通过网络传送给目标设备。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，控制器50还与通信装置进行通信，用于接收第一点云数据和第二点云数据。

例如，控制器50实时获取通信装置通过网络传输的第一点云数据和第二点云数据，从而解算待测物体的完整的点云数据。

需要说明的是，控制器50获取到飞行过程中测得的位置数据和姿态数据以及第一点云数据和第二点云数据后，可以结合第一激光头20和定姿装置的相对位置关系(平移参数和旋转参数)，第二激光头30和定姿装置的相对位置关系(平移参数和旋转参数)，解算待测电力设备的点云数据。具体地，根据第一点云数据、第一激光头20和定姿装置的相对位置关系、位置数据和姿态数据计算出待测电力设备的第一部分的点云数据，根据第而点云数据、第二激光头30和定姿装置的相对位置关系、位置数据和姿态数据计算出待测电力设备的第二部分的点云数据，再根据待测电力设备的第一部分的点云数据和第二部分点云数据最终得到待测电力设备的的点云数据。

可选地，在本申请实施例提供的飞行器中，该飞行器还包括：遥感接收器，用于接收外部遥控信号。

具体地，遥感接收器可以接收外部传送的、用于指示控制飞行器的飞行路线、飞行姿态的遥控信号，从而控制飞行器的飞行。

图5是根据本申请实施例的另一种飞行器的示意图。如图5所示，该飞行器包括：

飞行器的主体10；

至少两个第三激光头60，设置在主体10的不同位置，用于采集主体在不同感测区域范围内的点云数据，其中，不同感测区域位于主体10的不同侧，且不同感测区域存在重叠部分。

需要说明的是，至少两个第三激光头60可以设置在飞行器的主体10的上部和下部，也可以设置在飞行器的主体10的其他部分，至少两个第三激光头60采集飞行器的主体10不同侧的感测区域，整体上增加了扫描范围，可以获取待测物体的完整的点云数据。

本申请实施例提供的飞行器，通过飞行器的主体10；至少两个第三激光头60，设置在主体10的不同位置，用于采集主体在不同感测区域范围内的点云数据，其中，不同感测区域位于主体10的不同侧，且不同感测区域存在重叠部分，通过至少两个第三激光头60采集飞行器的主体的不同侧的感测区域范围内的点云数据，进而达到了全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的效果。

图6是根据本申请实施例的飞行器系统的示意图。如图6所示，该飞行器系统包括：

上述任意一种飞行器61；

遥控设备62，用于至少控制飞行器的飞行路线和飞行姿态。

具体地，用户通过遥控设备62向飞行器61发送用于指示控制飞行器的飞行路线和飞行姿态的控制指令，飞行器61接收到控制指令，以指示的飞行姿态按照指定的飞行路线飞行，从而采集飞行过程中感测区域内的点云数据。

本申请实施例提供的飞行器系统，通过采用上述任意一种飞行器61；遥控设备62，用于至少控制飞行器的飞行路线和飞行姿态，解决了相关技术中将激光扫描装置搭载在飞行器下方，难以全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的问题，通过采集飞行器的主体的不同侧的感测区域范围内的点云数据，进而达到了全面地采集高度较高的待测物体的点云数据的效果。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种飞行器，其特征在于，包括：

飞行器的主体(10)；

第一激光头(20)，设置在所述主体(10)上部，用于采集所述主体(10)的第一感测区域范围内的点云数据；

第二激光头(30)，设置在所述主体(10)下部，用于采集所述主体(10)的第二感测区域范围内的点云数据，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域位于所述主体(10)的不同侧，且所述第一感测区域和所述第二感测区域存在重叠部分。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一激光头(20)和所述第二激光头(30)的水平扫描范围均在190°至270°之间。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一激光头(20)和所述第二激光头(30)的外部分别设置有可旋转外壳，所述外壳上设置有开口，其中，激光信号分别从所述第一激光头(20)和所述第二激光头(30)发出，经过所述外壳上的开口向外发出。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：

定位定姿装置(40)，与所述主体(10)连接，用于确定所述主体(10)的位置数据和姿态数据。

5.根据权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述定位定姿装置(40)包括：

定位装置，与所述主体(10)连接，用于获取所述主体(10)的所述位置数据；

定姿装置，与所述主体(10)连接，用于获取所述主体(10)的所述姿态数据。

6.根据权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：

控制器(50)，设置在所述主体(10)上，与所述定位定姿装置(40)连接，用于接收所述主体(10)的所述位置数据和所述姿态数据。

7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：

通信装置，用于接收所述第一激光头(20)采集的第一点云数据和所述第二激光头(30)采集的第二点云数据，并将所述第一点云数据和所述第二点云数据回传至所述控制器(50)，所述控制器(50)还与所述通信装置进行通信，用于接收所述第一点云数据和所述第二点云数据。

8.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：

遥感接收器，用于接收外部遥控信号。

9.一种飞行器，其特征在于，包括：

飞行器的主体(10)；

至少两个第三激光头(60)，设置在所述主体(10)的不同位置，用于采集所述主体在不同感测区域范围内的点云数据；

所述不同感测区域位于所述主体的不同侧，且所述不同感测区域存在重叠部分。

10.一种飞行器系统，其特征在于，包括：

权利要求1至9中任意一项所述的飞行器；

遥控设备，用于至少控制所述飞行器的飞行路线和飞行姿态。

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