CN212206068U - 一种低空无人机摄影测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低空测量设备技术领域，具体为一种低空无人机摄影测量装置。该低空无人机摄影测量装置，包括飞行器、测绘相机、用于对测绘相机的位置进行标定的的差分定位模块以及减震挂件；所述测绘相机与差分定位模块刚性连接且通过减震挂件与飞行器相连；所述减震挂件用于减少测绘相机拍照时的振动。本实用新型的有益效果是：该低空无人机摄影测量装置，通过旋翼动力组件提供升力，通过挂载差分定位模块，对相机的拍照点进行高精度定位，以保证最终地物检测的精度，有效提升了最终的成像效果；该装置在保证相加拍照点精度的前提下，有效减少了地面控制点的布置，从而减少了外部作业的工作量。

Description

一种低空无人机摄影测量装置

技术领域

本实用新型涉及低空测量设备技术领域，具体为一种低空无人机摄影测量装置。

背景技术

传统的航空摄影测量是指利用航空测绘设备在空中对地面连续的进行拍照，获取影像数据之后，综合地面测量控制点等，在室内进行控制点加密，求得影像外方位元素的方法。

目前采用航空测量装置一般采用无人机飞行器搭载摄像设备，通过人工遥控的方式控制飞行的线路，实际操作过程中，需要在地面布设大量的控制点来对相片的位置进行标定，野外控制点的布设工作受地形条件限制非常大，致使外部作业操作复杂，而且一般采用的导航系统对位置的定位为米级，导致拍照点的定位存在一定幅度偏差，易影响最终的成像效果。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种低空无人机摄影测量装置来解决上述测量过程中，需要在地面布设大量的控制点来对相片的位置进行标定，野外控制点的布设工作受地形条件限制非常大，致使外部作业操作复杂的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种低空无人机摄影测量装置，包括飞行器、测绘相机、用于对测绘相机的位置进行标定的差分定位模块以及减震挂件；所述测绘相机与差分定位模块刚性连接且通过减震挂件与飞行器相连；所述减震挂件用于减少测绘相机拍照时的振动。

进一步，所述减震挂件包括用于挂载测绘相机与差分定位模块的主承载板、两个相对设置的减震板以及多个云台减震球；多个所述云台减震球均匀分布在两个减震板之间。

进一步，所述主承载板以及减震板上均开设有减配槽。

进一步，所述差分定位模块包括用于卫星定位的GNSS定位模块以及用于惯性定位的IMU芯片。

进一步，所述飞行器包括主机壳以及多个沿主机壳周围均匀分布的支撑杆；每个所述支撑杆的外端均设置有旋翼动力组件。

进一步，所述主机壳的底部还设有两个对称分布的承载杆，所述承载杆的底端设置有水平设置的底杆。

进一步，所述旋翼动力组件用旋翼以及用于驱动旋翼的电机组成，所述旋翼与电机的输出轴相连。

进一步，所述支撑杆为空心管件，所述电机的控制线穿过支撑杆。

本实用新型的有益效果是：该低空无人机摄影测量装置，通过旋翼动力组件提供升力，通过挂载差分定位模块，对相机的拍照点进行高精度定位，以保证最终地物检测的精度，有效提升了最终的成像效果；该装置在保证相加拍照点精度的前提下，有效减少了地面控制点的布置，从而减少了外部作业的工作量；同时通过减震挂件滤除飞行过程中主机壳上的高频振动，以消除测绘相机的果冻效应，使得成像更加清晰。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型另一个视角的结构示意图；

图3为本实用新型测绘相机、差分定位模块以及减震挂件局部连接结构示意图；

图4为本实用新型减震挂件的俯视结构示意图；

图5为本实用新型实施例中低空无人机摄影测量系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、飞行器，101、主机壳，102、支撑杆，103、旋翼动力组件，104、承载杆，105、底杆，2、测绘相机，3、差分定位模块，4、减震挂件，401、主承载板，402、减震板，403、云台减震球，5、地面基站，6、无人机遥控器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

目前在航空摄影测量的实际情况中，野外控制点的布设工作受地形条件限制非常大。在荒漠、高山等困难地区野外控制点更是难以布设。因此,尽量减少乃至摆脱对野外控制点的依赖而直接对像片定向是航空摄影测量的发展趋势。

目前主流的摄像测量方法在实际测量过程中，需要大量控制点来保证最终成果的准确性，控制点的选址有相应规范要求，危险地区控制点的采集对测量人员的人身安全造成影响；在实际使用过程中，目前现有的摄像装置一般只能做到米级定位，导致挂载的相机难以准确达到对应的拍照点，影响最终的成像效果；对此需要一套能有效应用于上述复杂地形的低空测量装置来完成环境的精准测量，对此本实用新型设计了一种低空无人机摄影测量装置。该低空无人机摄影测量装置，包括飞行器1、测绘相机2、用于对测绘相机2的位置进行标定的差分定位模块3以及减震挂件4；所述测绘相机2与差分定位模块3刚性连接且通过减震挂件4与飞行器1相连；所述减震挂件4用于减少测绘相机2拍照时的振动。通过挂载差分定位模块3来对测绘相机2的拍照点进行准确标定，可以保证最终地物检测的精度，有效提升了最终的成像效果，同时通过减震挂件4滤除飞行过程中的高频振动，以消除测绘相机2的果冻效应，使得成像更加清晰。

本实用新型还提供了优选的实施例

作为优选，本实施例还提供了一种低空无人机摄影测量系统。如图5所示，该低空无人机摄影测量系统，包括地面基站5、地面控制终端以及低空无人机摄影测量装置。

所述地面基站5包括RTK基准站和用于固定RTK基准站的三脚架，所述RTK基准站用于获取载波相位观测值、伪距观测值和基站坐标信息并发送至低空无人机摄影测量装置。

RTK（Real-time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的测量原理和方法，极大地提高了作业效率。通过采用测绘用三脚架稳定的安置在开阔地方，通过避免与低空无人机摄影测量装置之间的距离，从而便于技术低空无人机摄影测量装置的实际位置。

所述地面控制终端包括用于向低空无人机摄影测量装置发送控制指令的无人机遥控器6，通过无人机遥控器6与低空无人机摄影测量装置建立通讯连接，以预设飞行航线以及调整飞行姿态。

如图1-图2所示，所述低空无人机摄影测量装置，包括飞行器1、测绘相机2、用于对测绘相机2的位置进行标定的差分定位模块3以及减震挂件4；所述测绘相机2与差分定位模块3刚性连接且通过减震挂件4与飞行器1相连；所述减震挂件4用于减少测绘相机2拍照时的振动。其中，所述差分定位模块3对采集的卫星定位数据以及接收的相位观测值、伪距观测值和基站坐标信息进行实时载波相位差分处理，对测绘相机2的拍照点进行准确标定，保证拍摄过程中每张照片的精确位置已知，可以有效减少地面控制点的布置，起到了免相控的目的，提高了工作效率。

在本实施例中，所述差分定位模块3包括用于卫星定位的GNSS定位模块以及用于惯性定位的IMU芯片。

全球导航卫星系统（GNSS）定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，同时还必须知道用户钟差。全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。本实施例中，GNSS定位模块的型号可为UB482多频高精度定向板卡。该传感器具有高灵敏度、低功耗、高定位精度、小体积易集成等优势，其超高追踪灵敏度大大扩大了其定位的覆盖面，在普通GPS接收模块不能定位的地方，如狭窄都市天空下、密集的丛林环境。应用到本低空无人机摄影测量装置中，能实现在荒漠、高山等复杂地区的精准定位。

惯性测量单元（IMU）（英文：Inertial measurement unit，简称IMU）是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。本实施例中，IMU芯片的型号可为SCC2230-B15。通过IMU芯片利用三个方向加速度和时间进行积分，计算三个方向的位置，从而实现精准定位。

飞行过程中保证RTK基准站和差分定位模块3同步且高频率观测，数据处理过程中利用GNSS定位模块以及IMU芯片融合算法求解处飞行过程中GNSS天线的准确位置，算出来的成像精度也会更好，然后利用相机触发时间和测绘相机2中心相对于天线位置的偏移量求出影像拍摄瞬间影像中心的位置信息，通过纠正测绘相机2拍摄中心的位置，对拍照点位置的匹配精度更高，可以将原拍照点的米级定位精度提升至厘米级，对测绘相机2的拍照点进行准确标定，保证拍摄过程中每张照片的精确位置已知，可以有效减少地面控制点的布置，起到了免相控的目的，提高了工作效率。

在本实施例中，如图2所示，所述飞行器1包括主机壳101以及沿主机壳101周围均匀分布的支撑杆102，本实施例优选为四个，四个支撑杆102沿主机壳101周围四角对称排布，具体如2所示；每个所述支撑杆102的外端均设置有旋翼动力组件103。所述主机壳101的底部还设有两个对称分布的承载杆104，所述承载杆104的底端设置有水平设置的底杆105，用于稳定支撑整个摄影测量装置；所述旋翼动力组件103用旋翼以及用于驱动旋翼的电机组成，所述旋翼与电机的输出轴相连；所述支撑杆102为空心管件，所述电机的控制线穿过支撑杆102，方便布线也节省了空间。

主机壳101内设置有电源模块、控制器（控制器型号可为STM32系列控制器）;测绘相机2、电源模块、电机、GNSS定位模块以及IMU芯片依次与控制器相连，GNSS天线位于主机壳101上。整个装置与RTK基准站建立无线通信后，以实时获取相位观测值、伪距观测值和基站坐标信息，通过差分定位模块3进行实时载波相位差分处理，集成惯性导航系统和卫星定位系统，飞行过程中保证基站5进行同步高频率观测，利用卫星定位对本装置进行授时，准确记录影像触发时间；控制器接收GNSS定位模块反馈的位置信息以及IMU芯片反馈的姿态信息，通过向电机201发送控制指令，以对相机的拍照点进行高精度定位，对测绘相机2的拍照点进行准确标定，保证拍摄过程中每张照片的精确位置已知，可以有效减少地面控制点的布置，起到了免相控的目的，提高了工作效率。当整个低空无人机摄影测量装置飞行至对应的拍照区域后，通过无人机遥控器6发送拍摄指令，即完成对目标区域的摄影测量。采用上述低空无人机摄影测量系统，可以有效减少外部作业布置控制点的数量，减少了外部作业的工作量，提高了测绘效率。

如图3-图4所示，为了提升测绘相机2拍摄过程的稳定性，所述减震挂件4包括用于挂载测绘相机2与差分定位模块3的主承载板401、两个相对设置的减震板402以及多个云台减震球403；所述主承载板401以及减震板402上均开设有减配槽，以减少整个装置的配重；多个所述云台减震球403均匀分布在两个减震板402之间，两个减震板402分别与主机壳101和主承载板401相连；飞行过程中，云台减震球403能有效吸收主机壳101产生的高频振动，以消除测绘相机2的果冻效应，使得成像更加清晰。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低空无人机摄影测量装置，其特征在于，包括飞行器（1）、测绘相机（2）、用于对测绘相机（2）的位置进行标定的差分定位模块（3）以及减震挂件（4）；所述测绘相机（2）与差分定位模块（3）刚性连接且通过减震挂件（4）与飞行器（1）相连；所述减震挂件（4）用于减少测绘相机（2）拍照时的振动。

2.根据权利要求1所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述减震挂件（4）包括用于挂载测绘相机（2）与差分定位模块（3）的主承载板（401）、两个相对设置的减震板（402）以及多个云台减震球（403）；多个所述云台减震球（403）均匀分布在两个减震板（402）之间。

3.根据权利要求2所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述主承载板（401）以及减震板（402）上均开设有减配槽。

4.根据权利要求1所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述差分定位模块（3）包括用于卫星定位的GNSS定位模块以及用于惯性定位的IMU芯片。

5.根据权利要求1所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述飞行器（1）包括主机壳（101）以及多个沿主机壳（101）周围均匀分布的支撑杆（102）；每个所述支撑杆（102）的外端均设置有旋翼动力组件（103）。

6.根据权利要求5所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述主机壳（101）的底部还设有两个对称分布的承载杆（104），所述承载杆（104）的底端设置有水平设置的底杆（105）。

7.根据权利要求5所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述旋翼动力组件（103）用旋翼以及用于驱动旋翼的电机组成，所述旋翼与电机的输出轴相连。

8.根据权利要求7所述的低空无人机摄影测量装置，其特征在于，所述支撑杆（102）为空心管件，所述电机的控制线穿过支撑杆（102）。

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