CN103970140A - 一种基于无人机的多角度遥感自动观测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于无人机的多角度遥感自动观测***，包括多角度云台、多角度云台控制器、航线规划模块、数据处理模块和控制***，多角度云台固定安装在无人机上，多角度云台控制器设置在多角度云台上，多角度云台控制器与控制***通信连接，多角度云台上设置有观测仪器，航线规划模块与控制***相连，数据处理模块分别与观测仪器和控制***相连，其中，多角度云台包括俯仰板、俯仰立板、横滚板、横滚立板、云平台支架以及云平台。本发明的有益效果在于，提供一种携带方便、可进行自动观测、观测效率高以及适应性强的基于无人机的多角度遥感自动观测***。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于无人机的多角度遥感自动观测***。
背景技术
近年来，随着定量遥感的快速发展，多角度遥感成为热门的研究领域之一，但是多角度数据的获取却是一个难题，因此开发多种多样的多角度观测***是多角度遥感的基础工作。从多角度遥感数据获取的方式来看，目前主要有三种方式：基于卫星平台、基于航空平台和基于地面观测。卫星平台通过传感器视场的叠加能够提供大量的地面多角度观测数据，并且数据稳定可靠，但是由于卫星平台离地面高，空间分辨率低，受大气环境因素影响大等原因，在中小尺度多角度遥感中并不适用。因此各个科研单位发明了一系列地面观测装置，如美国JPL实验室研制的PARABOLA便携式地表及大气各向异性测量装置，此装置原理是传感器绕固定中心进行半球扫面；1994年瑞士苏黎世大学遥感实验室研制的FIGOS装置，采用360度圆形方位轨道，及半圆形的天顶弧架构，传感器在天顶弧上运动，天顶弧能绕圆形轨道转动，从而能够较快地进行自动测；2008年中国科学院安徽光学紧密机械研究所设计了一款天顶弧和方位圆轨道均为2m的中心多角度观测***。所有这些地面观测***的共同特点是只能观测较为低矮的植被，对植株较高的乔木则显得无能为力，因此发展航空多角度观测尤为重要。从已有的航空多角度观测数据获取方式来看，主要是通过固定翼飞机搭载传感器，进行观测，这种观测方法所面临的问题就是成本巨大，飞行航线不灵活，飞行时间长，流程繁琐，所有通过这种方式获取的数据比较少。
目前，对于航空多角度自动观测***的研制需要解决以下几个问题：首先是快速获取数据的问题，之前的航空遥测平台飞行不灵活，飞行时间长，在此期间太阳高度角会发生明显的变化，致使观测数据不准确，尤其对热红外的观测影响巨大。其次是灵活性问题，既包括时间上的也包括空间上的，传统航空观测采用大型固定翼飞机，需要专门的飞机跑道，对于偏远地区观测十分不方便，而遥感观测往往需要在人为因素影响较小的偏远山区。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种携带方便、可进行自动观测、观测效率高以及适应性强的基于无人机的多角度遥感自动观测***。
本发明提供了一种基于无人机的多角度遥感自动观测***，包括多角度云台、多角度云台控制器、航线规划模块、数据处理模块和控制***，所述多角度云台固定安装在无人机上，所述多角度云台控制器设置在所述多角度云台上，所述多角度云台控制器与所述控制***通信连接，所述多角度云台上设置有观测仪器，所述航线规划模块与所述控制***相连，所述数据处理模块分别与所述观测仪器和所述控制***相连，其中，所述多角度云台包括：
俯仰板，所述俯仰板上设置有空腔，所述俯仰板的底部设置有安装部，所述俯仰板通过所述安装部水平固定设置在所述无人机上；
俯仰立板，所述俯仰立板垂直固定设置在所述俯仰板远离所述空腔的一侧，所述俯仰立板上设置有竖直移动槽，所述竖直移动槽的两边分别对称设置有第一安装槽和第二安装槽；
横滚立板，所述横滚立板与所述俯仰立板垂直设置，所述横滚立板的一端内侧设置有第一圆形凹槽，所述第一圆形凹槽中设置有第一转轴，所述横滚立板通过所述第一转轴与所述俯仰立板相连，所述第一转轴的另一端设置在所述俯仰立板的移动槽中，所述横滚立板通过所述第一转轴实现在所述俯仰立板的所述竖直移动槽中上下移动，所述第一圆形凹槽的圆周方向上均匀设置有多个第一阶梯孔；
横滚板，所述横滚板的一端与所述横滚立板远离所述第一圆形凹槽的一端垂直固定连接，所述横滚板上设置有水平移动槽，所述水平移动槽两边分别对称设置有第三安装槽和第四安装槽；
云台支架板，所述云台支架板与所述横滚板垂直设置，所述云台支架板一端内侧设置有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽中设置有第二转轴，所述云台支架板通过所述第二转轴与所述横滚板相连，所述第二转轴的一端设置在所述横滚板的水平移动槽中，所述云台支架板通过所述第二转轴实现在所述横滚板的所述水平移动槽中左右移动，所述第二圆形凹槽的圆周方向上均匀设置有多个第二阶梯孔，所述云台支架板上设置有多角度云台控制器；以及
云台板，所述云台板垂直固定设置在所述云台支架板远离所述第二圆形凹槽的一端，所述观测仪器固定设置在所述云台板上。
可选的，所述多个第一阶梯孔为四个第一阶梯孔，所述四个第一阶梯孔设置成竖直分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第一阶梯孔，所述两组阶梯孔中分别通过螺栓与所述俯仰立板中的第一安装孔和第二安装孔进行定位支撑。
可选的，所述多个第二阶梯孔为四个第二阶梯孔，所述四个第二阶梯孔设置成水平分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第二阶梯孔，所述两组阶梯孔分别通过螺栓与所述横滚板中的第三安装孔和第四安装孔进行定位支撑。
可选的，所述俯仰立板通过多个螺栓与所述俯仰板固定连接。
可选的，所述横滚板通过多个螺栓与所述横滚立板固定连接。
可选的，所述云台板通过多个螺栓与所述云台支架板固定连接。
本发明具有以下优点和有益效果：本发明提供一种基于无人机的多角度遥感自动观测***，该***携带方便，能够适应多种观测环境，该***中设置有多角度云台，该多角度云台中设置有第一转轴和第二转轴，所述多角度云台通过该第一转轴和和第二转轴实现上下以及左右转动，进而实现该多角度云台在高度角上灵活转动，实现对目标地物的多角度观测；多角度云台控制器固定在云台支架板上，通过与控制***通信来获取角度数据，然后调整多角度云台转动的角度，以达到目标观测高度角；通过航线规划模块能够对观测任务(预先设定多组方位角和高度角)自动规划合理的飞行路线，能够在较短时间内完成观测任务，保证多个角度数据的一致性更高，减少冗余分析时间，同时还可以自动与Google Earth地形数据进行对比，防止发生碰撞山体事故；另外，该***通过对无人机飞行及观测角度的调整，对于不同的地形，能够自动调整与地面的相对高度差，保证图像不同部分成像分辨率一致。
附图说明
图1为本发明实施例的基于无人机的多角度遥感自动观测***的原理框图；
图2为本发明实施例的基于无人机的多角度遥感自动观测***中多角度云台省略第一转轴和第二转轴的结构示意图；
图3为图2中俯仰板的结构示意图；
图4为图2中俯仰立板的结构示意图；
图5为图2中横滚立板的结构示意图；
图6为图2中横滚板的结构示意图；
图7为图2中云台支架板与多角度云台控制器的装配结构示意图；
图8为图2中云台板的结构示意图；
图9为第一转轴的放大剖视结构示意图；
图10为第二转轴的放大剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图10所示：本发明实施例的一种基于无人机的多角度遥感自动观测***，包括多角度云台1、多角度云台控制器2、航线规划模块3、数据处理模块6和控制***5，所述多角度云台1固定安装在无人机上，所述多角度云台控制器2设置在所述多角度云台1上，所述多角度云台控制器2与所述控制***5通信连接，所述多角度云台1上设置有观测仪器4，所述航线规划模块3与所述控制***5相连，通过所述航线规划模块3能够对观测任务自动规划合理的飞行路线，能够在较短时间内完成观测任务，保证多个角度数据的一致性更高，减少冗余分析时间，同时还可以自动与Google Earth地形数据进行对比，防止发生碰撞山体事故，所述数据处理模块分别与所述观测仪器和所述控制***相连，用于对所述观测仪器4观测到的多角度数据进行快速处理，以获取需要的物理量；其中，所述多角度云台1包括：俯仰板11、俯仰立板12、横滚立板13、横滚板14、云台支架板15以及云台板16，所述俯仰板11上设置有空腔，所述俯仰板11的底部设置有安装部，所述俯仰板11通过所述安装部水平固定设置在所述无人机上；所述俯仰立板垂直固定设置在所述俯仰板远离所述空腔的一侧，所述俯仰立板12上设置有竖直移动槽121，所述竖直移动槽121的两边分别对称设置有第一安装槽122和第二安装槽123；所述横滚立板13与所述俯仰立板12垂直设置，所述横滚立板13的一端内侧设置有第一圆形凹槽131，所述第一圆形凹槽131中设置有第一转轴7，所述横滚立板13通过所述第一转轴7与所述俯仰立板12相连，所述第一转轴7的一端设置有第一凸部71，另一端设置为第一转轴本体72，所述第一凸部71固定设置在所述横滚立板13的第一圆形凹槽131中，所述第一转轴本体72贯穿所述俯仰立板12的竖直移动槽121，且可沿所述竖直移动槽121上下移动，所述横滚立板13通过所述第一转轴7实现在所述俯仰立板12中所述竖直移动槽121中上下移动，所述第一圆形凹槽131的圆周方向上均匀设置有多个第一阶梯孔132；所述横滚板14的一端与所述横滚立板13远离所述第一圆形凹槽131的一端垂直固定连接，所述横滚板14上设置有水平移动槽141，所述水平移动槽141两边分别对称设置有第三安装槽142和第四安装槽143；所述云台支架板15与所述横滚板14垂直设置，所述云台支架板15一端内侧设置有第二圆形凹槽151，所述第二圆形凹槽151中设置有第二转轴8，所述云台支架板15通过所述第二转轴8与所述横滚板14相连，所述第二转轴8的一端设置有第二凸部81，另一端设置为第二转轴本体82，所述第二凸部81固定设置在所述云台板支架15的第二圆形凹槽151中，所述第二转轴本体152贯穿所述横滚板14的水平移动槽141，且可沿所述水平移动槽141水平左右移动，所述云台支架板15通过所述第二转轴8实现在所述横滚板14的所述水平移动槽141中左右移动，所述第二圆形凹槽151的圆周方向上均匀设置有多个第二阶梯孔152，所述云台支架板15上设置有多角度云台控制器2；所述云台板16垂直固定设置在所述云台支架板远离所述第二圆形凹槽151的一端，所述观测仪器4固定设置在所述云台板16上，所述多角度云台1通过该第一转轴7和和第二转轴8实现上下以及左右转动，进而实现该多角度云台在高度角上灵活转动，实现对目标地物的多角度观测，多角度云台控制器2固定在云台支架板15上，通过与控制***5通信来获取角度数据，然后调整多角度云台1转动的角度，以达到目标观测高度角。
作为上述实施例的优选实施方式，所述多个第一阶梯孔132为四个第一阶梯孔132，所述四个第一阶梯孔132设置成竖直分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第一阶梯孔，所述两组阶梯孔中分别通过螺栓与所述俯仰立板12中的第一安装孔122和第二安装孔122进行定位支撑。
作为上述实施例的优选实施方式，所述多个第二阶梯孔152为四个第二阶梯孔152，所述四个第二阶梯孔设置成水平分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第二阶梯孔，所述两组阶梯孔分别通过螺栓与所述横滚板14中的第三安装孔142和第四安装孔143进行定位支撑。
作为上述实施例的优选实施方式，所述俯仰立板12通过多个螺栓与所述俯仰板11固定连接，使其连接更加安全可靠。
作为上述实施例的优选实施方式，所述横滚板14通过多个螺栓与所述横滚立板13固定连接，使其连接更加安全可靠。
作为上述实施例的优选实施方式，所述云台板16通过多个螺栓与所述云台支架板15固定连接，使其连接更加安全可靠。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于：包括多角度云台、多角度云台控制器、航线规划模块、数据处理模块和控制***，所述多角度云台固定安装在无人机上，所述多角度云台控制器设置在所述多角度云台上，所述多角度云台控制器与所述控制***通信连接，所述多角度云台上设置有观测仪器，所述航线规划模块与所述控制***相连，所述数据处理模块分别与所述观测仪器和所述控制***相连，其中，所述多角度云台包括：
俯仰板，所述俯仰板上设置有空腔，所述俯仰板的底部设置有安装部，所述俯仰板通过所述安装部水平固定设置在所述无人机上；
俯仰立板，所述俯仰立板垂直固定设置在所述俯仰板远离所述空腔的一侧，所述俯仰立板上设置有竖直移动槽，所述竖直移动槽的两边分别对称设置有第一安装槽和第二安装槽；
横滚立板，所述横滚立板与所述俯仰立板垂直设置，所述横滚立板的一端内侧设置有第一圆形凹槽，所述第一圆形凹槽中设置有第一转轴，所述横滚立板通过所述第一转轴与所述俯仰立板相连，所述第一转轴的另一端设置在所述俯仰立板的移动槽中，所述横滚立板通过所述第一转轴实现在所述俯仰立板的所述竖直移动槽中上下移动，所述第一圆形凹槽的圆周方向上均匀设置有多个第一阶梯孔；
横滚板，所述横滚板的一端与所述横滚立板远离所述第一圆形凹槽的一端垂直固定连接，所述横滚板上设置有水平移动槽，所述水平移动槽两边分别对称设置有第三安装槽和第四安装槽；
云台支架板，所述云台支架板与所述横滚板垂直设置，所述云台支架板一端内侧设置有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽中设置有第二转轴，所述云台支架板通过所述第二转轴与所述横滚板相连，所述第二转轴的一端设置在所述横滚板的水平移动槽中，所述云台支架板通过所述第二转轴实现在所述横滚板的所述水平移动槽中左右移动，所述第二圆形凹槽的圆周方向上均匀设置有多个第二阶梯孔，所述云台支架板上设置有多角度云台控制器；以及
云台板，所述云台板垂直固定设置在所述云台支架板远离所述第二圆形凹槽的一端，所述观测仪器固定设置在所述云台板上。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于，所述多个第一阶梯孔为四个第一阶梯孔，所述四个第一阶梯孔设置成竖直分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第一阶梯孔，所述两组阶梯孔中分别通过螺栓与所述俯仰立板中的第一安装孔和第二安装孔进行定位支撑。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于，所述多个第二阶梯孔为四个第二阶梯孔，所述四个第二阶梯孔设置成水平分布的两组阶梯孔，且每组阶梯孔中均包括设置在一条直线上的两个第二阶梯孔，所述两组阶梯孔分别通过螺栓与所述横滚板中的第三安装孔和第四安装孔进行定位支撑。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于，所述俯仰立板通过多个螺栓与所述俯仰板固定连接。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于，所述横滚板通过多个螺栓与所述横滚立板固定连接。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的多角度遥感自动观测***，其特征在于，所述云台板通过多个螺栓与所述云台支架板固定连接。
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Granted publication date: 20160817 Termination date: 20190523 |