CN101554925A - 一种无人机正射影像云台 - Google Patents

一种无人机正射影像云台 Download PDF

Info

Publication number
CN101554925A
CN101554925A CNA2009100838855A CN200910083885A CN101554925A CN 101554925 A CN101554925 A CN 101554925A CN A2009100838855 A CNA2009100838855 A CN A2009100838855A CN 200910083885 A CN200910083885 A CN 200910083885A CN 101554925 A CN101554925 A CN 101554925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
camera
unmanned plane
zoom
pan
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CNA2009100838855A
Other languages
English (en)
Inventor
董韬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CNA2009100838855A priority Critical patent/CN101554925A/zh
Publication of CN101554925A publication Critical patent/CN101554925A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无人机正射影像云台,通过云台的控制装置对相机进行控制,使之在飞行过程中保持相机光轴始终垂直于大地平面,从而提高测绘精度,大量减少飞行作业时间。无人机正射影像云台装配于无人驾驶飞机的底部,相机安装于云台底座上,底座连接云台的X轴控制组和Y轴控制组;X轴控制组和Y轴控制组分别包含依次相连的陀螺仪、电子调速器和伺服器,且陀螺仪依次连接遥控接收机和电源。当无人机飞行时,相机光轴对地入射角会产生偏移,此时陀螺仪检测相机的偏移速率并向电子调速器输出相应的信号,电子调速器控制伺服器作相应转动来输出相反的力矩,以此阻尼相机偏移的发生和延续,并依靠相机重心自然恢复至与地面垂直的状态。

Description

一种无人机正射影像云台
技术领域
本发明属于云台控制装置领域,具体来说涉及无人机机载正射影像云台的控制装置。
背景技术
无人机用于航测过程中,由于无人机载重量小,机舱容积小,照相机安装方式通常有两种:一种是直接垂直安装于机体上,在飞行作业过程中,飞机受到气流的影响,会产生俯仰,滚转等姿态无规则变化,相机光轴也会随飞机姿态的变化而改变对地垂直入射角,致使拍摄数据无规律畸变,重叠率难以保证,加大了飞行作业的难度,严重影响航测后期处理的精度和效率。
第二种是采用云台控制技术,目前主要为两类方式:1、采用倾角传感器,飞行过程中飞机的加速度和震动对倾角传感器影响极大,误差明显,很难应用;2、采用陀螺和加速度计,应用滤波算法计算云台的瞬间姿态变化量,引导执行机构维持初始姿态不变,此方式结构复杂,成本极高,体积庞大,不利于应用小型无人机,且由于采用了滤波算法,推算的姿态值必然带有误差,从而影响控制精度。
另外,现有相机的安装方式产生的光轴偏移量一般在正负5度左右,且由于安装过程中的安装误差和飞行迎角变化,使得相机姿态参数无法评估,为后期数据的自动处理产生极大影响。
发明内容
本发明在于提供一种无人机机载正射影像云台,通过云台的控制装置对相机进行控制,使之在飞行过程中保持相机光轴始终垂直于大地平面,从而提高测绘精度,大量减少飞行作业时间,并且简单轻巧、体积小、成本低,便于应用在小型无人驾驶飞机上。
本发明技术方案为:一种无人机正射影像云台,通过支架装配于无人驾驶飞机的底部,相机通过相机支架安装于云台底座上,底座连接云台的X轴控制组和Y轴控制组,可单独或同时沿X轴和Y轴方向转动。在无人机正射云台上装有遥控接收机和与之相连的电源。
X轴控制组包括依次相连的X轴陀螺仪、X轴电子调速器和X轴伺服器。其中,X轴陀螺仪安装在云台底座上,与相机保持相对静止,随时检测相机在X轴的偏移角度。X轴陀螺仪的输入端连接遥控接收机,其输出端连接X轴电子调速器。X轴电子调速器接收X轴陀螺仪的信号并控制X轴伺服器的转动方向和转动速度。X轴伺服器安装在X轴的一端,控制X轴作相应的转动。
Y轴控制组包括依次相连的Y轴陀螺仪、Y轴电子调速器和Y轴伺服器。其中,Y轴陀螺仪安装在云台底座上与相机保持相对静止,随时检测相机在Y轴的偏移角度。Y轴陀螺仪的输入端连接遥控接收机,其输出端连接Y轴电子调速器。Y轴电子调速器接收Y轴陀螺仪的信号并控制Y轴伺服器的转动方向和转动速度。Y轴伺服器安装在Y轴的一端,控制Y轴作相应的转动。
选用的陀螺仪为压电式陀螺仪。伺服器选用空心杯电机,能够有效避免其他类型电机在不通电情况下产生的明显磁阻现象,干扰相机的重心。
本发明的工作原理为:通过测量相机光轴的偏转速率,使伺服机构产生非反向行程的可变阻力来抑制偏转的继续,并依靠相机重力自行回复至重心位置,这一过程完全区别于传统的云台控制方式,即通过测量偏转行程来控制伺服机构产生反向相应行程以维持原有姿态。
具体来说,由于速率陀螺在积分后,中点会产生漂移现象,所以如果采用直接由陀螺积分后的数值直接控制云台,会使相机光轴逐渐偏离正射角。本发明中只利用陀螺检测速率变化,伺服机构也是非刚性连接,只产生阻尼效果,无须计算云台偏转位移,陀螺漂移现象由相机重力自行修正,修正过程为:当相机光轴偏离正射位置时,伺服器产生与偏移速率成反比例关系的磁阻力矩阻尼其偏离的继续发生,使偏转速率趋近于零,此时磁阻力矩也逐渐趋近于零,相机靠大于磁阻力矩的自身重力的分力逐渐向光轴垂直位置接近。在重力的作用下相机的重心自然垂直于地面,当无人机飞行时,由于惯性、加速度等原因,相机光轴对地入射角会产生偏移,此时与相机保持相对静止的陀螺仪会检测到相机的偏移速率,并向电子调速器输出相应的信号,电子调速器根据接收的信号控制伺服器作相应的转动来输出相反的力矩,以此阻尼相机偏移的发生和延续,并依靠相机重心自然恢复至与地面垂直的状态。
本发明针对无人机航空摄影测量的优点在于:
1.结构简单、体积小、成本低、重量仅为一千克左右,易于应用在无人机***。
2.操作简单。通过校准后,安装于云台上的相机总是垂直于大地平面,减少了起飞前的重复定位检验。
3.对飞机飞行姿态影响小。如果采用测量飞机姿态来修改相机姿态的方式,不但存在重量大、成本高、相机相对机体安装角难以测定等问题,还会出现因执行机构产生的巨大反转力矩而导致的机体结构重量增加和飞行姿态无规则变化等问题。
4.航测的基本要求为相机垂直对地,在测区内,航线和航带照片要有一定的重叠率,分别为60%和30%。由于飞机在空中受多种因素的影响,飞机的俯仰角和横滚角会产生无规律变化,使得叠片率难以保证,只能靠增加照片数量和航线密度来弥补。即便如此,由于相邻照片相对错位,在后期处理时,控制点难以采集,给航片拼接的自动批处理带来困难,只能进行人工干预,不但大幅降低了后期处理的效率,也严重影响了成图的精度。本发明可控制相机垂直入射角保持在国家航测标准,即正负3度以内,使无规律的入射角在许可范围内变化,减少人为参与,精度大幅提高,且可量化。同时,飞行作业的航线密度也可大幅减少,提高了作业效率,减少呢飞行风险。
5.本发明还可应用于航空摄像,作为机载基准平台搭载摄像机及其相应控制机构,可大幅提高无人机摄像的画面稳定性,获得良好的摄像效果。
附图说明
图1是本发明所述无人机正射影像云台连接关系图;
图2是本发明所述无人机正射影像云台仰视图;
图3是本发明所述无人机正射影像云台正视图。
图示说明:1-电源,2-遥控接收机,3-X轴控制组,4-Y轴控制组,5-X轴压电陀螺仪,6-X轴电子调速器,7-X轴空心杯电机,8-Y轴压电陀螺仪,9-Y轴电子调速器,10-Y轴空心杯电机,11-云台支架,12-X轴,13-Y轴,14-相机,15-相机支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图3所示,无人机正射影像云台通过云台支架11装配于无人机的底部,相机14通过相机支架15安装于云台底座上,底座由云台的X轴控制组3和Y轴控制组4控制,可单独或同时沿X轴12和Y轴13方向转动。
X轴控制组3包括依次相连的X轴压电陀螺仪5、X轴电子调速器6和X轴空心杯电机7。X轴压电陀螺仪5安装在云台底座上,与相机14保持相对静止。X轴压电陀螺仪5的输入端连接遥控接收机2,其输出端连接X轴电子调速器6。X轴电子调速器6接收X轴压电陀螺仪5的信号并控制X轴空心杯电机7的转动方向和转动速度。X轴空心杯电机7安装在X轴12的一端,控制X轴12作相应的转动。
Y轴控制组4包括包括依次相连的Y轴压电陀螺仪8、Y轴电子调速器9和Y轴空心杯电机10。Y轴压电陀螺仪8安装在云台底座上,与相机14保持相对静止。Y轴压电陀螺仪8的输入端连接遥控接收机2,其输出端连接Y轴电子调速器9。Y轴电子调速器9接收Y轴压电陀螺仪8的信号并控制Y轴空心杯电机10的转动方向和转动速度。Y轴空心杯电机10安装在Y轴13的一端,控制Y轴13作相应的转动。
电源1、遥控接收机2、X轴电子调速器6和Y轴电子调速器9安装在无人机机体上。电源1与遥控接收机2相连接并向其他设备提供电力。
无人机起飞前,使用倾角传感器等设备测量与相机光轴垂直的平面的X轴、Y轴的倾角,通过增减配重使倾角趋近于0°,使相机14光轴靠重力自然垂直于地面。无人机飞行过程中,当相机14光轴对地入射角在X轴12方向产生偏移时,与相机保持相对静止的X轴压电陀螺仪5会检测到相机14的偏移速率,并向X轴电子调速器9输出相应的信号,X轴电子调速器9根据接收的信号控制X轴空心杯电机7作相应的转动来输出相反的力矩,以阻尼相机14偏移的发生和延续,并依靠相机14的重心自然恢复至与地面垂直的状态。当相机14光轴对地入射角在Y轴13方向产生偏移时,其反应控制过程与X轴12相同。
本发明不限于上述实施例,对于本领域技术人员来说,对本发明的上述实施例所做出的任何显而易见的改进或变更都不会超出仅以举例的方式示出的本发明的实施例和所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种无人机正射影像云台,通过云台支架(11)装配于无人机的底部,相机(14)安装于云台底座上,底座由云台的X轴控制组(3)和Y轴控制组(4)控制,其特征在于:所述无人机正射云台装有遥控接收机(2)和与所述遥控接收机(2)相连的电源(1);
所述X轴控制组(3)包括依次相连的X轴陀螺仪(5)、X轴电子调速器(6)和X轴伺服器(7);所述X轴陀螺仪(5)安装在云台底座上并与所述遥控接收机(2)相连接。
所述Y轴控制组(4)包括依次相连的Y轴陀螺仪(8)、Y轴电子调速器(9)和Y轴伺服器(10);所述Y轴陀螺仪(8)安装在云台底座上并与所述遥控接收机(2)相连接。
2.如权利要求1所述的无人机正射影像云台,其特征在于:所述X轴陀螺仪(5)和Y轴陀螺仪(8)为压电式陀螺仪。
3.如权利要求1所述的无人机正射影像云台,其特征在于:所述X轴伺服器(7)和Y轴伺服器(10)为空心杯电机。
CNA2009100838855A 2009-05-11 2009-05-11 一种无人机正射影像云台 Pending CN101554925A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2009100838855A CN101554925A (zh) 2009-05-11 2009-05-11 一种无人机正射影像云台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2009100838855A CN101554925A (zh) 2009-05-11 2009-05-11 一种无人机正射影像云台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101554925A true CN101554925A (zh) 2009-10-14

Family

ID=41173245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2009100838855A Pending CN101554925A (zh) 2009-05-11 2009-05-11 一种无人机正射影像云台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101554925A (zh)

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102353365A (zh) * 2011-09-19 2012-02-15 天津全华时代航天科技发展有限公司 一种无人机的陀螺仪云台
CN102435167A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 北京自动化控制设备研究所 基于互补滤波器的成像负载稳定***控制信息预处理方法
CN103376915A (zh) * 2012-04-26 2013-10-30 Tcl集团股份有限公司 一种空中鼠标遥控器
CN103630119A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 董韬 一种无人机航测用像移补偿装置及方法
CN103775840A (zh) * 2014-01-01 2014-05-07 许洪 一种应急照明***
CN103914083A (zh) * 2014-03-28 2014-07-09 中国科学院上海技术物理研究所 复合稳定平台功能的宽视场成像结构及其控制方法
CN104386249A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 马鞍山市靓马航空科技有限公司 一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法
WO2015144040A1 (zh) * 2014-03-24 2015-10-01 杨建军 一种云台中电子调速器的安装结构
CN105517903A (zh) * 2014-09-24 2016-04-20 深圳市大疆创新科技有限公司 云台及其使用的成像装置、以及无人机
CN105584637A (zh) * 2016-02-26 2016-05-18 深圳市哈博森科技有限公司 一种用于航拍相机增稳云台的伺服组件及具有该伺服组件的增稳云台
CN105717933A (zh) * 2016-03-31 2016-06-29 深圳奥比中光科技有限公司 无人机以及无人机防撞方法
CN106005459A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 上海风语文化传播有限公司 一种无人飞行器
CN106296705A (zh) * 2016-08-17 2017-01-04 上海交通大学 面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法
WO2017000876A1 (zh) * 2015-06-29 2017-01-05 优利科技有限公司 对地定位或导航用相机、飞行器及其导航方法
CN106325305A (zh) * 2015-06-29 2017-01-11 优利科技有限公司 对地定位或导航用相机、飞行器及其导航方法和***
CN106428598A (zh) * 2016-12-21 2017-02-22 陈翔斌 一种无人机云台和无人机
WO2017080108A1 (zh) * 2015-11-13 2017-05-18 深圳市道通智能航空技术有限公司 飞行装置、飞行控制***及方法
CN106969730A (zh) * 2017-05-19 2017-07-21 中国农业大学 一种基于无人机探测技术的果树树冠体积测量方法
CN107031855A (zh) * 2016-12-23 2017-08-11 中国电子科技集团公司第三十四研究所 一种激光通信终端在飞行器上的安装调节***及使用方法
CN107336839A (zh) * 2016-05-03 2017-11-10 北京星闪世图科技有限公司 用于拍摄全景视频的飞行器及使用该飞行器拍摄的方法
CN108248885A (zh) * 2016-05-22 2018-07-06 程岚 一种具有减震功能的无人机降落智能停靠装置
CN111928826A (zh) * 2020-08-21 2020-11-13 徐卫东 一种地质勘查用图像采集装置
CN114183662A (zh) * 2017-12-23 2022-03-15 深圳市大疆创新科技有限公司 一种云台校准方法及云台设备

Cited By (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435167A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 北京自动化控制设备研究所 基于互补滤波器的成像负载稳定***控制信息预处理方法
CN102353365B (zh) * 2011-09-19 2013-06-05 天津全华时代航天科技发展有限公司 一种无人机的陀螺仪云台
CN102353365A (zh) * 2011-09-19 2012-02-15 天津全华时代航天科技发展有限公司 一种无人机的陀螺仪云台
CN103376915A (zh) * 2012-04-26 2013-10-30 Tcl集团股份有限公司 一种空中鼠标遥控器
CN103376915B (zh) * 2012-04-26 2016-04-13 Tcl集团股份有限公司 一种空中鼠标遥控器
CN103630119B (zh) * 2012-08-24 2015-12-16 董韬 一种无人机航测用像移补偿装置及方法
CN103630119A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 董韬 一种无人机航测用像移补偿装置及方法
CN103775840A (zh) * 2014-01-01 2014-05-07 许洪 一种应急照明***
US10047905B2 (en) 2014-03-24 2018-08-14 ZEROTECH (Shenzhen) Intelligence Robot Co., Ltd. Gimbal and unmanned aerial vehicle including the same
WO2015144040A1 (zh) * 2014-03-24 2015-10-01 杨建军 一种云台中电子调速器的安装结构
CN103914083A (zh) * 2014-03-28 2014-07-09 中国科学院上海技术物理研究所 复合稳定平台功能的宽视场成像结构及其控制方法
CN103914083B (zh) * 2014-03-28 2017-05-03 中国科学院上海技术物理研究所 复合稳定平台功能的宽视场成像结构及其控制方法
CN105517903A (zh) * 2014-09-24 2016-04-20 深圳市大疆创新科技有限公司 云台及其使用的成像装置、以及无人机
US10315781B2 (en) 2014-09-24 2019-06-11 Sz Dji Osmo Technology Co., Ltd. Gimbal, imaging device and unmanned aerial vehicle using the gimbal
CN104386249B (zh) * 2014-11-17 2016-03-30 马鞍山市靓马航空科技有限公司 一种快速测绘多旋翼无人机的测绘方法
CN104386249A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 马鞍山市靓马航空科技有限公司 一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法
US10386188B2 (en) 2015-06-29 2019-08-20 Yuneec Technology Co., Limited Geo-location or navigation camera, and aircraft and navigation method therefor
CN106325305B (zh) * 2015-06-29 2020-03-20 优利科技有限公司 对地定位或导航用相机、飞行器及其导航方法和***
US10634500B2 (en) 2015-06-29 2020-04-28 Yuneec Technology Co., Limited Aircraft and obstacle avoidance method and system thereof
WO2017000876A1 (zh) * 2015-06-29 2017-01-05 优利科技有限公司 对地定位或导航用相机、飞行器及其导航方法
CN106325305A (zh) * 2015-06-29 2017-01-11 优利科技有限公司 对地定位或导航用相机、飞行器及其导航方法和***
WO2017080108A1 (zh) * 2015-11-13 2017-05-18 深圳市道通智能航空技术有限公司 飞行装置、飞行控制***及方法
US10234873B2 (en) 2015-11-13 2019-03-19 Autel Robotics Co., Ltd. Flight device, flight control system and method
CN105584637A (zh) * 2016-02-26 2016-05-18 深圳市哈博森科技有限公司 一种用于航拍相机增稳云台的伺服组件及具有该伺服组件的增稳云台
CN105717933A (zh) * 2016-03-31 2016-06-29 深圳奥比中光科技有限公司 无人机以及无人机防撞方法
CN107336839A (zh) * 2016-05-03 2017-11-10 北京星闪世图科技有限公司 用于拍摄全景视频的飞行器及使用该飞行器拍摄的方法
CN108248885A (zh) * 2016-05-22 2018-07-06 程岚 一种具有减震功能的无人机降落智能停靠装置
CN108248885B (zh) * 2016-05-22 2021-04-09 江苏翼达蔚蓝智能科技有限公司 一种提高无人机在航拍过程中结构稳定性的方法
CN106005459B (zh) * 2016-07-14 2018-10-19 上海风语文化传播有限公司 一种无人飞行器
CN106005459A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 上海风语文化传播有限公司 一种无人飞行器
CN106296705A (zh) * 2016-08-17 2017-01-04 上海交通大学 面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法
CN106428598B (zh) * 2016-12-21 2019-05-10 深圳市旗客智能技术有限公司 一种无人机云台和无人机
WO2018113519A1 (zh) * 2016-12-21 2018-06-28 陈翔斌 一种无人机云台和无人机
CN106428598A (zh) * 2016-12-21 2017-02-22 陈翔斌 一种无人机云台和无人机
CN107031855A (zh) * 2016-12-23 2017-08-11 中国电子科技集团公司第三十四研究所 一种激光通信终端在飞行器上的安装调节***及使用方法
CN106969730A (zh) * 2017-05-19 2017-07-21 中国农业大学 一种基于无人机探测技术的果树树冠体积测量方法
CN114183662A (zh) * 2017-12-23 2022-03-15 深圳市大疆创新科技有限公司 一种云台校准方法及云台设备
CN111928826A (zh) * 2020-08-21 2020-11-13 徐卫东 一种地质勘查用图像采集装置
CN111928826B (zh) * 2020-08-21 2022-03-25 徐卫东 一种地质勘查用图像采集装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101554925A (zh) 一种无人机正射影像云台
US20230150651A1 (en) Controlled flight of a multicopter experiencing a failure affecting an effector
CN201604796U (zh) 智能航拍无人飞行器
JP6239619B2 (ja) 位置決め及び相互動作用紐集合体を備えたフライングカメラ
CN203705964U (zh) 一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置
NL2017971B1 (en) Unmanned aerial vehicle
CN103744430B (zh) 一种小型无人直升机飞行控制方法
CN107219864B (zh) 一种伺服/手控混合式三自由度轻小型无人机遥感云台***
CN204161626U (zh) 一种无人机航拍测绘轻型稳定吊舱
US10365663B2 (en) Tether orientation sensor for controlling the position of a tethered aircraft
CN108488572A (zh) 一种主动式防抖云台及其控制方法
CN204137328U (zh) 一种微型无人机快速拍摄比例尺正射影图的云台机构
WO2018214005A1 (zh) 农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机
CN103395496A (zh) 一种无人机三轴正射吊舱
CN201400308Y (zh) 一种无人机正射影像云台
CN112414402B (zh) 一种高精度稳定平台***、控制方法、设备、介质及终端
CN110377058B (zh) 一种飞行器的偏航角修正方法、装置及飞行器
KR20120081500A (ko) 복수개의 회전익을 가진 비행장치 및 그 제어방법
US3917199A (en) Detachable pod for aerial photography
CN112764425B (zh) 一种临近空间垂直投放发射单通道增稳控制方法及***
CN110568860A (zh) 一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器
CN203758522U (zh) 一种无人机姿态传感器
US20200264209A1 (en) System and method for determining wind direction and velocity measurement from altitude for an unmanned aerial vehicle
CN203211514U (zh) 一种用于航拍的固定翼飞行器
CN105292472A (zh) 多用途软翼无人机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20091014