RU2315951C1 - Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere - Google Patents

Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere Download PDF

Info

Publication number
RU2315951C1
RU2315951C1 RU2006120291/28A RU2006120291A RU2315951C1 RU 2315951 C1 RU2315951 C1 RU 2315951C1 RU 2006120291/28 A RU2006120291/28 A RU 2006120291/28A RU 2006120291 A RU2006120291 A RU 2006120291A RU 2315951 C1 RU2315951 C1 RU 2315951C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
board system
optical unit
cameras
rotation
command device
Prior art date
Application number
RU2006120291/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Георгиевич Топчиев
Тимофей Владимирович Кондранин
Владимир Васильевич Козодеров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Priority to RU2006120291/28A priority Critical patent/RU2315951C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2315951C1 publication Critical patent/RU2315951C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: local engineering geological and geoecological aero-monitoring.
SUBSTANCE: proposed onboard system includes flight control unit for control of flight by ground plot and navigational data of GPS receiver and optical unit which is equipped with high resolution digital chambers and is mounted on cross-member of modular construction. Each module of this cross-member is provided with drive for rotation in orthogonal plane. Optical unit is mounted on module which is rotatable in vertical plane. Module rotatable in horizontal plane is mounted on bearing bracket which is rotatable in vertical plane; it is provided with mechanism for locking it in definite position.
EFFECT: extended functional capabilities; obtaining required parameters pertaining to distortion, spatial and spectral resolution; possibility of forming ortho-photomaps; enhanced efficiency of system.
13 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области локального инженерно-геологического и геоэкологического аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы, находящихся в зоне технической ответственности производственных подразделений нефтегазодобывающей отрасли, в частности в зоне месторождений нефти, газоконденсатных месторождений, нефте- и газотранспортных систем.The invention relates to the field of local engineering-geological and geoecological aeromonitoring of natural and technogenic objects located in the area of technical responsibility of production units of the oil and gas industry, in particular in the area of oil fields, gas condensate fields, oil and gas transmission systems.

Одной из главных причин, обуславливающих угрозу экологической безопасности России при выполнении буровых разведочных работ, разработке и освоении нефтегазовых месторождений в труднодоступных и удаленных районах Севера, является сложность проведения и несовершенство систем геоэкологического и инженерно-геологического мониторинга. Нарушения технологии освоения месторождений, изношенность оборудования вызывает техногенные аварии в промысловых зонах и на трубопроводах. Это неизбежно приводит к необратимой деградации целостных экосистем криолитозоны, особо чувствительных к антропогенным нагрузкам. Актуальны задачи не только индикации и картографирования таких объектов, но в первую очередь выявление причин и факторов нарушения экологической безопасности, а также разработка превентивных мероприятий по предотвращению таких угроз на ранней фазе их развития. Создание высокоэффективной системы локального аэромониторинга магистральных трубопроводов в труднодоступных районах особенно актуально при необходимости оперативного реагирования на аварийные ситуации, вызванные природными и техногенными катастрофами. Кроме того, в равной мере актуальна задача прогнозирования аварийных ситуаций на инженерных объектах высокого техногенного воздействия. Решение этих задач может быть достигнуто с помощью системы со сверхвысоким пространственным и спектральным разрешением, размещенной на борту летательных аппаратов класса «Ультра лайт», обеспечивающих условия для локального аэромониторинга на предельно малых высотах (до 300 м) с оптимальными скоростями пилотирования.One of the main reasons that threaten the environmental safety of Russia during drilling exploration work, development and development of oil and gas fields in remote and inaccessible areas of the North, is the difficulty of conducting and the imperfection of geoecological and engineering-geological monitoring systems. Disruptions in field development technology, equipment worn-out causes technogenic accidents in fishing areas and pipelines. This inevitably leads to irreversible degradation of the integral ecosystems of the permafrost zone, which are especially sensitive to anthropogenic pressures. The urgent tasks are not only the indication and mapping of such objects, but primarily the identification of the causes and factors of environmental safety violations, as well as the development of preventive measures to prevent such threats in the early phase of their development. The creation of a highly efficient system of local aerial monitoring of trunk pipelines in hard-to-reach areas is especially important if it is necessary to quickly respond to emergencies caused by natural and man-made disasters. In addition, the task of forecasting emergencies at engineering facilities of high technogenic impact is equally relevant. The solution to these problems can be achieved using a system with ultra-high spatial and spectral resolution, placed on board aircraft of the Ultra Light class, which provide conditions for local air monitoring at extremely low altitudes (up to 300 m) with optimal pilot speeds.

Известны бортовые комплексы, обеспечивающие технологию аэросъемки контролируемой территории, сбора и обработки полученной информации (DE 19919487, МПК G01C 11/02; DE 4419359, МПК G01C 11/04) путем выполнения покадровой съемки, позиционирования с помощью данных глобальной спутниковой системы и датчиков, установленных на борту летательного аппарата. Указанные бортовые программно-аппаратурные комплексы предназначены для создания и обновления топографических карт и планов, а также для получения стереомоделей рельефа и являются экономически неэффективными при мониторинге антропогенных геотехнических систем линейного типа, например внутрипромысловых трубопроводов, с целью дефектоскопии и прогнозирования возможных аварийных ситуаций.Airborne complexes are known that provide technology for aerial photography of a controlled territory, collection and processing of received information (DE 19919487, IPC G01C 11/02; DE 4419359, IPC G01C 11/04) by performing single-frame shooting, positioning using data from the global satellite system and sensors installed aboard an aircraft. These on-board hardware and software systems are designed to create and update topographic maps and plans, as well as to obtain terrain stereo models, and are economically inefficient when monitoring anthropogenic geotechnical systems of a linear type, for example infield pipelines, for the purpose of flaw detection and prediction of possible emergency situations.

Для реализации способа дистанционного обнаружения утечек жидких углеводородов из трубопроводов (RU 2079772, МПК 6 F17D 5/02, G01J 3/44) применен бортовой комплекс, в котором в качестве основного средства съемки применена тепловизионная камера. Однако для создания картографических материалов крупнее масштаба 1:50000 разрешающая способность указанной камеры недостаточна. Кроме того, исходя из состава бортового комплекса можно предположить, что привязка данных и уверенное пилотирование проблематичны.To implement the method of remote detection of liquid hydrocarbon leaks from pipelines (RU 2079772, IPC 6 F17D 5/02, G01J 3/44), an on-board complex was used, in which a thermal imaging camera was used as the main means of shooting. However, to create cartographic materials larger than 1: 50,000, the resolution of this camera is insufficient. In addition, based on the composition of the airborne complex, it can be assumed that data binding and confident piloting are problematic.

Бортовой комплекс (RU 222727, МПК 7 G01C 11/00 - ближайший аналог) для локального аэромониторинга геотехнических систем включает блок аэровизуального наблюдения объекта съемки на базе курсовой камеры и съемочной TV-камеры высокого разрешения. Блок выполнен в виде размещенной по продольной оси летательного аппарата демпфирующей платформы, содержащей коаксиально расположенные неподвижное и поворотное кольцо с установленной на нем с возможностью вращения в вертикальной плоскости курсовой камеры. Съемочная камера установлена с возможностью перемещения на любое из колец. В штатном режиме съемки съемочная камера установлена на неподвижном кольце так, что оптические оси обеих камер лежат в плоскости, проходящей через продольную ось летательного аппарата и линию съемочного галса. При режиме ветрового воздействия съемочная камера установлена на поворотном кольце и развернута на угол компенсации угла ветрового скольжения. Бортовой комплекс также включает блок управления полетом по плану местности, снабженный бортовыми компьютерами и системой определения навигационных данных на базе GPS-приемника и датчиков углов поворота камер. Блок аэровизуального наблюдения соединен с блоком управления полетом с возможностью синхронного позиционирования на видеомониторах информации от обеих камерThe on-board complex (RU 222727, IPC 7 G01C 11/00 - the closest analogue) for local aerial monitoring of geotechnical systems includes an aerial visual observation unit based on a heading camera and a high-resolution TV camera. The block is made in the form of a damping platform placed along the longitudinal axis of the aircraft, containing a fixed and rotary ring coaxially mounted with it mounted for rotation in the vertical plane of the heading chamber. A film camera is installed with the ability to move to any of the rings. In the normal shooting mode, the camera is mounted on a fixed ring so that the optical axes of both cameras lie in a plane passing through the longitudinal axis of the aircraft and the line of the survey tack. In the mode of wind exposure, the survey camera is mounted on a rotary ring and is rotated to the angle of compensation of the angle of wind sliding. The airborne complex also includes a flight control unit according to the terrain plan, equipped with on-board computers and a system for determining navigation data based on a GPS receiver and camera angle sensors. The aerial surveillance unit is connected to the flight control unit with the possibility of synchronous positioning of information from both cameras on video monitors

Аппаратно-конструктивные характеристики устройства не позволяют обеспечить требуемых показателей по дисторсии, пространственному и спектральному разрешению. Это исключает возможность применения методов фотограмметрической обработки выходной информации, а также автоматизированной векторизации изображений при тематическом дешифрировании. Кроме того, исключена возможность создания ортофотопланов местности, для чего необходимо получение стереопар с заданным продольным и поперечным перекрытием.Hardware and structural characteristics of the device do not allow to provide the required indicators for distortion, spatial and spectral resolution. This excludes the possibility of applying the methods of photogrammetric processing of output information, as well as automated vectorization of images with thematic decryption. In addition, the possibility of creating orthophotomaps of the area is excluded, for which it is necessary to obtain stereo pairs with a given longitudinal and transverse overlap.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей системы, заключающейся в достижении требуемых показателей по дисторсии, пространственному и спектральному разрешению, а также возможности создания ортофотопланов местности при одновременном повышении эффективности системы.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of the system, which consists in achieving the required indicators for distortion, spatial and spectral resolution, as well as the possibility of creating terrain orthophotomaps while increasing the efficiency of the system.

Решение указанной задачи достигается тем, бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы, включающая связанные с бортовым компьютером блок управления полетом по плану местности и по навигационным данным GPS-приемника, а также оптический блок на базе аэросъемочной и курсовой камер высокого разрешения, в отличие от прототипа оснащена оптическим блоком с цифровыми камерами с возможностью вращения одной из камер в плоскости оптических осей камер. Оптический блок установлен на траверсе, выполненной в виде модульной конструкции, каждый модуль которой снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости, причем оптический блок установлен на модуле с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью, а модуль с приводом вращения в горизонтальной плоскости установлен на опорно-поворотном в вертикальной плоскости кронштейне, снабженном механизмом стопорения в заданном положении, кроме того, система дополнительно снабжена связанным со всеми блоками дистанционным командным прибором, а также синхронизатором таймеров камер оптического блока и GPS-приемника.The solution to this problem is achieved by the on-board system of local aerial monitoring of natural and technological areas, including a flight control unit connected to the on-board computer according to the local plan and GPS data of the GPS receiver, as well as an optical unit based on high-resolution aerial and course cameras, in contrast from the prototype is equipped with an optical unit with digital cameras with the possibility of rotation of one of the cameras in the plane of the optical axes of the cameras. The optical unit is mounted on a traverse made in the form of a modular design, each module of which is equipped with a rotational drive in the orthogonal plane, the optical unit being mounted on the module with the possibility of rotation in the vertical plane by means of a variable polarity drive, and the module with the horizontal rotation drive is installed on a support-swivel bracket in a vertical plane equipped with a locking mechanism in a predetermined position, in addition, the system is additionally equipped with associated with all locks with a remote command device, as well as a timer synchronizer for cameras of the optical unit and the GPS receiver.

Решение указанной задачи достигается также тем, что:The solution to this problem is also achieved by the fact that:

- система установлена на борту мотодельтаплана;- the system is installed on board the trike;

- курсовая камера установлена в оптическом блоке с возможностью вращения в плоскости оптических осей камер;- heading camera is installed in the optical unit with the possibility of rotation in the plane of the optical axes of the cameras;

- курсовой камерой является TV-камера;- The heading camera is a TV camera;

- система снабжена гироскопическим нивелиром, связанным с командным прибором;- the system is equipped with a gyroscopic level associated with the command device;

- опорно-поворотный кронштейн установлен с возможностью контроля установки угла поворота с помощью установленной соосно с ним неподвижной угломерной панелью;- the support-swivel bracket is installed with the ability to control the installation of the angle of rotation with the help of a fixed angle meter panel mounted coaxially with it;

- в командном приборе установлено управляемое концевыми выключателями реле, изменяющее полярность привода;- in the command device, a relay controlled by limit switches is installed that changes the polarity of the drive;

- упоры концевых выключателей регулируемые;- stops of limit switches adjustable;

- в командном приборе установлен таймер, соединенный с приводом с изменяемой полярностью;- a timer is installed in the command device, connected to a variable polarity drive;

- в командном приборе установлен тумблер для фотосъемки с одиночной экспозицией;- a toggle switch for photographing with a single exposure is installed in the command device;

- таймеры камер оптического блока и GPS-приемника откалиброваны по атомным часам сервера точного времени.- the timers of the cameras of the optical unit and the GPS receiver are calibrated according to the atomic clock of the exact time server.

Оснащение оптического блока цифровыми камерами высокого разрешения (курсовой TV-камерой и аэросъемочной) обеспечивает синхронное получение высококачественных цветных цифровых фотокадров с разрешением не менее 9 мегапикселей на ПЗС матрицу 2/3 дюйма с заданным продольным и поперечным перекрытием и телеинформацию. Кроме того, минимизируются весовые и габаритные показатели оптического блока. В совокупности с уменьшением веса конструкции поворотной платформы по сравнению с прототипом это является важным фактором для летных характеристик носителя системы, таких как взлетный вес, потребление топлива, скорость, безопасность.Equipping the optical unit with high-resolution digital cameras (heading TV camera and aerial camera) provides simultaneous obtaining of high-quality color digital photo frames with a resolution of at least 9 megapixels on a 2/3 inch CCD with predetermined longitudinal and transverse overlap and television information. In addition, the weight and dimensions of the optical unit are minimized. Together with the reduced weight of the turntable design compared to the prototype, this is an important factor for the flight characteristics of the system carrier, such as take-off weight, fuel consumption, speed, safety.

Установка оптического блока на траверсе, выполненной в виде модульной конструкции, каждый модуль которой снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости, когда оптический блок установлен на модуле с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью, позволяет, помимо возможности вращения оптического блока в горизонтальной плоскости, осуществить дополнительную возможность поворота оптического блока в вертикальной плоскости. Таким образом обеспечено двухкоординатное перемещение установленного на траверсе оптического блока. С помощью привода с изменяемой полярностью обеспечивается ритмичное качание оптического блока в плоскости, перпендикулярной съемочному галсу, с отклонением на заданный угол, что позволяет сканировать полосу съемки с требуемой для обеспечения покрытия периодичностью. Установленное в командном приборе управляемое концевыми выключателями реле изменяет полярность привода при возможности изменения угла поворота оптического блока с помощью регулировки упор концевых выключателей. При этом в командном приборе установлен таймер, подсоединенный к приводу с изменяемой полярностью для задания периодичности изменения полярности.The installation of the optical unit on the traverse, made in the form of a modular design, each module of which is equipped with a rotational drive in the orthogonal plane, when the optical unit is mounted on the module with the possibility of rotation in the vertical plane by means of a drive with a changeable polarity, allows, in addition to the possibility of rotation of the optical block in horizontal plane, carry out the additional ability to rotate the optical unit in a vertical plane. Thus, a two-coordinate movement of the optical unit mounted on the traverse is ensured. Using a drive with a changeable polarity, the optical unit is rhythmically swayed in a plane perpendicular to the survey tack, with a deviation of a predetermined angle, which allows you to scan the shooting strip with the frequency required to provide coverage. A relay installed in a command device controlled by limit switches changes the polarity of the drive when it is possible to change the angle of rotation of the optical unit by adjusting the limit switch stops. At the same time, a timer is installed in the command device connected to the variable polarity drive to set the frequency of polarity change.

Установка курсовой TV-камеры с возможностью вращения в плоскости оптических осей камер обеспечивает установку предварительно рассчитанного, исходя из требований решаемой задачи, угла рассогласования оптических осей камер. Установка расчетного угла рассогласования оптических осей камер в совокупности с вращением оптического блока в ортогональных плоскостях, с фиксацией опорно-поворотного кронштейна в заданном положении и с вращением оптического блока в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью позволяет выполнять различные режимы локального аэромониторинга: получение серии снимков с заданным продольным перекрытием при выполнении маршрутной съемки линейных объектов с компенсацией угла разворота платформы при ветровом сносе летательного аппарата и, соответственно, отклонении оси летательного аппарата от направления съемочного галса; получение серии снимков на площадные объекты при выполнении плановой съемки с заданным продольным и поперечным перекрытием при смещении оптических осей аэросъемочной аппаратуры оптического блока в плоскости, перпендикулярной направлению съемочного галса, и последующей геометрической коррекцией изображений; получение серии снимков с заданным перекрытием при выполнении съемки линейных объектов при полете мотодельтаплана вдоль объекта съемки на высоте его размещения, например вдоль воздушной линии электропередачи.The installation of a directional TV-camera with the possibility of rotation in the plane of the optical axes of the cameras provides the installation of a pre-calculated, based on the requirements of the task, the angle of mismatch of the optical axes of the cameras. Setting the calculated mismatch angle of the optical axes of the cameras in conjunction with the rotation of the optical unit in orthogonal planes, with the fixing of the support-swivel bracket in a predetermined position and with the rotation of the optical unit in a vertical plane using a variable polarity drive allows various modes of local air monitoring to be performed: a series of images with a predetermined longitudinal overlap during routine survey of linear objects with compensation of the angle of rotation of the platform during wind drift etatelnogo apparatus and, accordingly, a deviation axis of the vehicle from the direction of the shooting tack; obtaining a series of images on areal objects when performing scheduled shooting with a given longitudinal and transverse overlap when shifting the optical axes of the aerial survey equipment of the optical unit in a plane perpendicular to the direction of the survey tack, and the subsequent geometric correction of the images; obtaining a series of images with a predetermined overlap when shooting linear objects during the flight of a trike along the subject at the height of its placement, for example along an overhead power line.

Для реализации необходимого условия функционирования съемочной аппаратуры с помощью командного прибора оптический блок по углу места и азимуту приводится в оптимальное положение по отношению к индикатриссе рассеяния объекта съемки. С помощью командного прибора также обеспечивается режим отработки углов ветрового скольжения (компенсацию угла разворота продольной оси летательного аппарата относительно съемочного галса при боковом ветре) путем поворота траверсы в горизонтальной плоскости на угол отклонения продольной оси носителя системы от съемочного галса.To implement the necessary conditions for the operation of filming equipment using a command device, the optical unit is elevated to the optimal position relative to the scattering indicatrix of the survey object in terms of elevation and azimuth. Using the command device, the mode of working out the wind glide angles (compensation of the angle of rotation of the longitudinal axis of the aircraft relative to the survey tack with a side wind) is also provided by turning the traverse in the horizontal plane by the angle of deviation of the longitudinal axis of the system carrier from the survey tack.

Оснащение системы дистанционным командным прибором повысило эффективность процесса съемки, разделив функции задействованных в съемке лиц. В отличие от прототипа, где с одного пульта производился одновременный процесс управления и съемкой, и пилотированием, в предлагаемом техническом решении бортоператор контролирует изображение объекта съемки, показания параметров цифровых камер, данные GPS-приемника по монитору бортового компьютера и управляет съемкой с помощью дистанционного командного прибора. Пилот контролирует параметры и навигационные данные, отображаемые бортовой авионикой, не отвлекаясь от прямых функций пилотирования, что способствует повышению качества пилотирования и уровня безопасности полетов.Equipping the system with a remote command device increased the efficiency of the shooting process by dividing the functions of the persons involved in the shooting. Unlike the prototype, where the control and shooting and piloting processes were carried out simultaneously from one remote control, in the proposed technical solution, the flight operator monitors the image of the shooting subject, digital camera readings, GPS receiver data on the on-board computer monitor and controls the shooting using a remote command device . The pilot controls the parameters and navigation data displayed on-board avionics, without being distracted from the direct functions of the pilot, which helps to improve the quality of piloting and the level of flight safety.

Заявляемая совокупность существенных признаков изобретения позволяет обеспечить съемку объектов природно-техногенной сферы в экстремальных погодных условиях, например в условиях ветровых нагрузок на летательный аппарат при высокой эффективности и высоком уровне надежности бортовой системы. Обеспечено получение достоверных изображений с требуемыми показателями по дисторсии, пространственному и спектральному разрешению, а также получение стереопар с заданным параллаксом для дальнейшей блочной триангуляции по бортовым навигационным данным с корректировкой по данным наземных геодезических измерений.The claimed combination of essential features of the invention allows for the shooting of objects of natural and technological sphere in extreme weather conditions, for example, in conditions of wind loads on an aircraft with high efficiency and a high level of reliability of the on-board system. It provides reliable images with the required indicators of distortion, spatial and spectral resolution, as well as stereo pairs with a given parallax for further block triangulation on-board navigation data, adjusted according to ground-based geodetic measurements.

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема бортовой системы локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы.Figure 1 presents the functional block diagram of the on-board system of local air monitoring of natural and technological objects.

На фиг.2 изображен общий вид механической части системы (угол рассогласования оптических осей камер равен 90°).Figure 2 shows a General view of the mechanical part of the system (the mismatch angle of the optical axes of the cameras is 90 °).

На фиг.3 представлена фотография опытного образца заявляемой бортовой системы локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы.Figure 3 presents a photograph of a prototype of the inventive on-board system of local air monitoring of natural and technological objects.

Бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы содержит связанные с бортовым компьютером 1 блок управления полетом по плану местности и по навигационным данным GPS-приемника 2. Оптический блок оснащен цифровыми камерами высокого разрешения аэросъемочной 3 и курсовой 4 с возможностью вращения одной из камер в плоскости оптических осей камер и установлен на траверсе, выполненной в виде конструкции, составленной из модулей 5 и 6. Каждый модуль снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости. На модуле 5 установлен оптический блок с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью. Модуль 6 с приводом вращения в горизонтальной плоскости установлен на опорно-поворотном в вертикальной плоскости кронштейне 7, снабженном механизмом стопорения 8 в заданном положении. В систему дополнительно включен связанный с траверсой и всеми блоками дистанционный командный прибор 9 и синхронизатор таймеров камер оптического блока и GPS-приемника 10. Кроме того, на траверсе установлен гироскопический нивелир 11, а соосно с опорно-поворотным кронштейном 7 неподвижно установлена угломерная панель 12.The on-board system for local aerial monitoring of natural and technological objects contains an on-board computer 1 flight control unit according to the location plan and GPS data of the GPS receiver 2. The optical unit is equipped with digital aerial cameras 3 and course 4 with the possibility of rotation of one of the cameras in the plane optical axes of the cameras and mounted on a traverse made in the form of a structure composed of modules 5 and 6. Each module is equipped with a rotation drive in the orthogonal plane. An optical unit is mounted on module 5 with the possibility of rotation in a vertical plane by means of a variable-polarity drive. Module 6 with a horizontal rotation drive is mounted on a bracket 7, which rotates in a vertical plane, equipped with a locking mechanism 8 in a predetermined position. The system additionally includes a remote command device 9 connected to the traverse and all blocks and a timer synchronizer of the cameras of the optical unit and the GPS receiver 10. In addition, a gyroscopic level 11 is installed on the traverse, and an angular panel 12 is fixedly mounted coaxially with the support-rotary bracket 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

До вылета на объект съемки с дистанционного командного прибора 11 устанавливают в надирное положение аэросъемочную камеру 3 с помощью приводов 5 и 6. Контроль осуществляется с помощью гироскопического нивелира 11, данные которого выводятся на монитор бортового компьютера 1. Положение контролируется визуально по изображению эталонного объекта на мониторе. С помощью синхронизатора таймеров 10 по атомным часам сервера точного времени синхронизируются таймеры бортового GPS-приемника 2 и цифровых камер 3 и 4 оптического блока. С дистанционного командного прибора 9 вводятся расчетные параметры частоты одиночной экспозиции, диафрагмы и фокусного расстояния объектива цифровой аэросъемочной камеры 3. Калибруется баланс белого по внутреннему или внешнему эталону. Производится выставление оптимального угла рассогласования оптических осей аэросъемочной камеры 3 и курсовой TV-камеры 4.Prior to departure to the subject from a remote command device 11, the aerial camera 3 is mounted in a nadir position using the drives 5 and 6. The control is carried out using a gyroscopic level 11, the data of which are displayed on the monitor of the on-board computer 1. The position is monitored visually from the image of the reference object on the monitor . Using the synchronizer of timers 10, the timers of the on-board GPS receiver 2 and digital cameras 3 and 4 of the optical unit are synchronized by the atomic clock of the time server. From the remote command device 9, the calculated parameters of the single exposure frequency, aperture and focal length of the lens of the digital aerial camera 3 are entered. White balance is calibrated according to the internal or external standard. The optimal angle of mismatch between the optical axes of the aerial camera 3 and the directional TV camera 4 is set.

После отработки исходных параметров с дистанционного командного прибора подается команда на включение курсовой цифровой TV-камеры 4. Качество съемки контролируется по монитору бортового компьютера. В процессе съемки с дистанционного командного прибора с помощью таймера подаются команды на срабатывание затвора цифровой аэросъемочной камеры с задержкой времени, обеспечивающей расчетное продольное перекрытие при надирной съемке линейных объектов. Качество съемки и текущие параметры работы камер оптического блока отслеживаются бортоператором по монитору бортового компьютера 2. В процессе съемки с дистанционного командного прибора 9 подаются команды на привод 6 разворота траверсы по азимуту (в том числе для отработки углов ветрового скольжения) и разворота по углу места с помощью привода 5. При необходимости увеличения ширины трассы съемки опорно-поворотный кронштейн 7 разворачивается на 90° по оси АА и фиксируется механизмом стопорения 8. При этом ось ВВ принимает горизонтальное положение. Аэросъемочная камера приводится в надирное положение по команде с дистанционного командного прибора 9. С командного прибора задается значение скорости отклонения оптической оси от надирного положения цифровой аэросъемочной камеры в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению съемочного галса, в режиме сканирования трассы. Этим достигается получение видеокадров с заданным поперечным и продольным перекрытием для последующей геометрической коррекции и блочной триангуляции с использованием данных наземных геодезических измерений. Покадровая цифровая информация поступает в блок памяти Memory Stick 4 Gb. Цифровая информация и данные GPS-приемника 2 поступают в бортовой компьютер 1.After working out the initial parameters from a remote command device, a command is issued to turn on the heading digital TV camera 4. The quality of shooting is controlled by the on-board computer monitor. In the process of shooting from a remote command device using a timer, commands are issued to trigger the shutter of a digital aerial camera with a time delay that provides a calculated longitudinal overlap during nadir shooting of linear objects. The quality of the survey and the current operating parameters of the cameras of the optical unit are monitored by the flight operator using the monitor of the on-board computer 2. In the process of shooting from the remote command device 9, commands are sent to drive 6 of the traverse in azimuth (including for working out the wind glide angles) and in the angle of rotation with using the drive 5. If it is necessary to increase the width of the survey path, the slewing bracket 7 rotates 90 ° along the AA axis and is fixed by the locking mechanism 8. In this case, the BB axis assumes a horizontal floor burning. The aerial camera is brought to a nadir position upon command from a remote command device 9. The speed of deviation of the optical axis from the nadir position of the digital aerial camera in a vertical plane perpendicular to the direction of the survey tack is set in the track scan mode from the command device. This ensures the acquisition of video frames with a given transverse and longitudinal overlap for subsequent geometric correction and block triangulation using data from ground-based geodetic measurements. Single-frame digital information enters the Memory Stick 4 Gb. Digital information and data from the GPS receiver 2 are received on-board computer 1.

После взлета и выхода на стационарную траекторию полета проводится корректировка горизонтального положения траверсы описанным выше способом. Бортовой компьютер переключается в режим «цифровая аэросъемочная камера» при ее надирном положении. По монитору отслеживается траектория перемещения подсамолетных ландшафтных опознавательных знаков относительно штриховых осей координат на экране монитора. В случае отклонения трассы от параллельного перемещения относительно оси «У», проводится корректировка положения камер оптического блока с дистанционного командного прибора 9. Цифровая курсовая TV-камера 4 включается с дистанционного командного прибора и непрерывно передает данные в бортовой компьютер 1. Цифровая информация от GPSmap 76CS поступает с заданной частотой в бортовой компьютер по USB входу. Цифровая информация от аэросъемочной камеры 3 поступает в Memory Stick PRO Duo 4 Gb. Сброс данных в бортовой компьютер, содержащий электронную карту местности с проложенными аэросъемочными маршрутами, точками наземных геодезических измерений, объектами локального мониторинга в соответствии с поставленной функциональной задачей, осуществляется после завершения очередного цикла дистанционного зондирования. В процессе полета путевая точка выводится в центр экрана (начало прямоугольных координат на экране монитора GPSmap 76CS) и совмещается программным путем с перемещающейся электронной картой местности согласно параметрам полета летательного аппарата. Съемка трассы, превышающей ширину отдельного кадра, осуществляется путем качания оптического блока с расчетной частотой в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью 5. Оптический блок приводится в режим с помощью управляемого концевыми выключателями реле, меняющего полярность электродвигателя с заданной таймером периодичностью.After takeoff and exit to the stationary flight path, the horizontal position of the beam is adjusted as described above. The on-board computer switches to digital aerial camera mode when it is nadir. The monitor traces the trajectory of the movement of sub-aircraft landscape identification marks relative to the dashed axes of coordinates on the monitor screen. If the track deviates from parallel movement relative to the “U” axis, the position of the cameras of the optical unit is adjusted from the remote command device 9. The digital heading TV camera 4 is turned on from the remote command device and continuously transmits data to the on-board computer 1. Digital information from GPSmap 76CS arrives at a given frequency in the on-board computer via USB input. Digital information from the aerial camera 3 goes to the Memory Stick PRO Duo 4 Gb. Data is dumped to the on-board computer containing an electronic map of the area with aerial surveying routes, ground-based geodetic measurement points, and local monitoring objects in accordance with the assigned functional task, after the completion of the next remote sensing cycle. During the flight, the waypoint is displayed in the center of the screen (the beginning of the rectangular coordinates on the GPSmap 76CS monitor screen) and is combined programmatically with a moving electronic map of the area according to the flight parameters of the aircraft. Shooting of a path exceeding the width of a single frame is carried out by swinging the optical unit with the calculated frequency in the vertical plane using a variable-polarity drive 5. The optical unit is brought into operation by a relay controlled by limit switches, changing the polarity of the motor with a predetermined timer frequency.

Таким образом, за счет достижения технического результата - получения высококачественных и достоверных изображений с требуемыми показателями по дисторсии, пространственному и спектральному разрешению, а также возможности создания ортофотопланов местности при значительной экономии летного времени достигается решение поставленной задачи, а именно: расширение функциональных возможностей системы, повышение ее эффективности, снижение веса и габаритов аппаратуры, уменьшение энергопотребления и повышение уровня надежности системы в экстремальных условиях эксплуатации.Thus, due to the achievement of the technical result — obtaining high-quality and reliable images with the required indicators for distortion, spatial and spectral resolution, as well as the possibility of creating terrain orthophotomaps with significant savings in flight time, the solution of the problem is achieved, namely: expanding the system’s functionality, increasing its effectiveness, reducing the weight and dimensions of the equipment, reducing power consumption and increasing the level of system reliability in ex extreme operating conditions.

Claims (13)

1. Бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы, включающая связанные с бортовым компьютером блок управления полетом по плану местности и по навигационным данным GPS-приемника, а также оптический блок на базе аэросъемочной и курсовой камер высокого разрешения, отличающаяся тем, что оптический блок оснащен цифровыми камерами с возможностью вращения одной из камер в плоскости оптических осей камер и установлен на траверсе, выполненной в виде модульной конструкции, каждый модуль которой снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости, причем оптический блок установлен на модуле с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью, а модуль с приводом вращения в горизонтальной плоскости установлен на опорно-поворотном в вертикальной плоскости кронштейне, снабженном механизмом стопорения в заданном положении, кроме того, система дополнительно содержит дистанционный командный прибор, связанный с траверсой и всеми блоками, а также синхронизатор таймеров камер оптического блока и GPS-приемника.1. On-board system of local aerial monitoring of natural and technological objects, including a flight control unit connected to the on-board computer according to the location plan and GPS data of the GPS receiver, as well as an optical unit based on high-resolution aerial and course cameras, characterized in that the optical unit equipped with digital cameras with the possibility of rotation of one of the cameras in the plane of the optical axes of the cameras and mounted on a traverse made in the form of a modular design, each module of which is equipped with a drive rotation in the orthogonal plane, and the optical unit is mounted on the module with the possibility of rotation in the vertical plane by means of a drive with a changeable polarity, and the module with the rotation drive in the horizontal plane is mounted on a support-pivoting in the vertical plane bracket equipped with a locking mechanism in a predetermined position, except In addition, the system further comprises a remote command device connected to the traverse and all the blocks, as well as a timer synchronizer for the cameras of the optical unit and the GPS receiver. 2. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что установлена на борту мотодельтаплана.2. The on-board system according to claim 1, characterized in that it is installed on board the trike. 3. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что курсовая камера установлена в оптическом блоке с возможностью вращения в плоскости оптических осей камер.3. The on-board system according to claim 1, characterized in that the heading camera is mounted in the optical unit with the possibility of rotation in the plane of the optical axes of the cameras. 4. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что курсовой камерой является TV-камера.4. The on-board system according to claim 1, characterized in that the heading camera is a TV camera. 5. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что снабжена гироскопическим нивелиром.5. The on-board system according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gyroscopic level. 6. Бортовая система по п.5, отличающаяся тем, что гироскопический нивелир связан с командным прибором.6. The on-board system according to claim 5, characterized in that the gyroscopic level is connected to the command device. 7. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что опорно-поворотный кронштейн установлен с возможностью контроля установки угла поворота.7. The on-board system according to claim 1, characterized in that the rotary support bracket is installed with the ability to control the installation of the angle of rotation. 8. Бортовая система по п.7, отличающаяся тем, что соосно с опорно-поворотным кронштейном неподвижно установлена угломерная панель.8. The on-board system according to claim 7, characterized in that the goniometer panel is fixedly mounted coaxially with the support-swing arm. 9. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что в командном приборе установлено управляемое концевыми выключателями реле, изменяющее полярность привода.9. The on-board system according to claim 1, characterized in that the command device has a relay controlled by limit switches that changes the polarity of the drive. 10. Бортовая система по п.9, отличающаяся тем, что упоры концевых выключателей регулируемые.10. The on-board system according to claim 9, characterized in that the stops of the limit switches are adjustable. 11. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что в командном приборе установлен таймер, соединенный с приводом с изменяемой полярностью.11. The on-board system according to claim 1, characterized in that a timer is connected to the command device connected to a variable polarity drive. 12. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что в командном приборе установлен тумблер для фотосъемки с одиночной экспозицией.12. The on-board system according to claim 1, characterized in that the command device has a toggle switch for photographing with a single exposure. 13. Бортовая система по п.1, отличающаяся тем, что таймеры камер оптического блока и GPS-приемника откалиброваны по атомным часам сервера точного времени.13. The on-board system according to claim 1, characterized in that the timers of the cameras of the optical unit and the GPS receiver are calibrated according to the atomic clock of the time server.
RU2006120291/28A 2006-06-09 2006-06-09 Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere RU2315951C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120291/28A RU2315951C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120291/28A RU2315951C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315951C1 true RU2315951C1 (en) 2008-01-27

Family

ID=39110072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120291/28A RU2315951C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315951C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA013800B1 (en) * 2009-04-08 2010-06-30 Научно-Исследовательское Учреждение "Институт Прикладных Физических Проблем Имени А.Н. Севченко" Белорусского Государственного Университета Aerial optical complex with high spatial and spectral resolution with automatic adaptive control
RU2525228C2 (en) * 2012-10-19 2014-08-10 Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Location and navigation device
RU2699940C1 (en) * 2018-11-23 2019-09-11 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of main pipeline route monitoring

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA013800B1 (en) * 2009-04-08 2010-06-30 Научно-Исследовательское Учреждение "Институт Прикладных Физических Проблем Имени А.Н. Севченко" Белорусского Государственного Университета Aerial optical complex with high spatial and spectral resolution with automatic adaptive control
RU2525228C2 (en) * 2012-10-19 2014-08-10 Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Location and navigation device
RU2699940C1 (en) * 2018-11-23 2019-09-11 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of main pipeline route monitoring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10088332B2 (en) Flight plan preparing method and flying vehicle guiding system
CN109901625B (en) Bridge inspection system
EP2902744B1 (en) Measuring system
El-Sheimy The development of VISAT: a mobile survey system for GIS applications
JP6560337B2 (en) Remote image stabilization and display
US7456847B2 (en) Video with map overlay
JP3052286B2 (en) Flight system and pseudo visual field forming device for aircraft
CN106061836A (en) Control device, imaging device, control method, imaging method, and computer program
CN106062510A (en) Information processing device, information processing method, and computer program
CN109945874B (en) Bridge inspection route planning method
US9736433B2 (en) Systems and methods for detection of clear air turbulence
CN109901623B (en) Method for planning inspection route of pier body of bridge
FR2557971A1 (en) UNMANNED AIRCRAFT MONITORING SYSTEM FOR OBJECTIVE LOCATION
RU2281534C1 (en) Method for condition inspection of product pipelines
RU2315951C1 (en) Onboard system for local aero-monitoring of objects of natural and technogenic sphere
Miller et al. Arctic test flights of the cmu autonomous helicopter
Talaya et al. GEOVAN: The mobile mapping system from the ICC
CN112394351A (en) Aviation coaxial remote sensing device and method based on multiple sensors
RU58696U1 (en) ON-BOARD SYSTEM OF LOCAL AEROMONITORING OF OBJECTS OF NATURAL-TECHNOGEN SPHERE
EP1832840A1 (en) Method for recording topography data
Hallermann et al. The application of unmanned aerial vehicles for the inspection of structures
EP2873947B1 (en) System and method of automatic monitoring of linear ground objectives for a remotely piloted aircraft
WO2004015833A1 (en) Method and device for inspecting linear infrastructures
RU116628U1 (en) DEVICE FOR FIXING ON TOPOGRAPHIC MAP OF SITES OF MAIN OIL PIPELINES WITH DANGEROUS GEOLOGICAL PROCESSES ON THEIR EXTERNAL MANIFESTATIONS
RU153352U1 (en) DEVICE FOR PICTURING PHOTO AND VIDEO FIXING OF MAIN OIL PIPELINES AND OIL PRODUCT PIPELINES FROM THE BOARD OF A MANAGED AIRCRAFT

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180610