CN106249751A - 一种倾斜三维航测数据的采集***、采集方法及控制终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种倾斜三维航测数据的采集***，包括飞行平台和控制终端；所述飞行平台包括多旋翼无人机和搭载在该多旋翼无人机上的单个相机；所述控制终端包括：任务区域规划模块，用于规划飞行的航线；参数设置模块，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度；所述多旋翼无人机根据该规划的飞行架次、飞行航线和设置的参数进行飞行；所述相机用于在飞行途中采集数据。本发明还提供了一种数据采集方法和控制终端。相比于现有技术，本发明研究全新的飞行采集方法，以适应单镜头、多旋翼、单兵化的倾斜摄影采集作业模式。进一步，实现航飞采集全自动，规范化作业过程，保证成果质量，提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制领域，特别是一种用于三维航测数据的采集***、采集方法及控制终端。
背景技术
世界是三维的，随着计算机、测绘、地理信息技术的发展，人们越来越多的要求从三维角度看世界。真三维数字城市建设的优势逐渐凸显，成为全世界智慧城市信息化建设的主流。倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限。通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界，同时大大提升了数据采集的速度和效率。目前，倾斜摄影测量技术广泛用于数字城市、数字地球(智慧地球)的基础地理空间框架建设。
倾斜摄影测量技术最核心的在于影像传感器(即相机)与数据后处理。请参阅图1，其为现有的倾斜摄影作业流程图。现有的倾斜摄影测量技术的作业流程包括：
步骤1：倾斜摄影数据的采集；
步骤2：倾斜摄影数据的处理；
步骤3：多种数据的生产。
而其中，在数据采集的步骤中，现有技术一般将相机搭载在无人机上，通过相机进行数据采集。请参阅图2，其为现有的相机的结构示意图。目前，所采用的相机为五台技术参数相同的相机按照不同的角度组装成一体化的相机。其中，中间一台相机镜头垂直向下，周围四台相机分别向前后左右各倾斜相同的角度，该相机也可以和GPS、高精度IMU集成，一体化相机提供影像信息，GPS提供空间位置信息，IMU提供空间姿态信息。
在拍照时，通过统一曝光控制***控制五台相机同时曝光，获取同一地物顶部、后侧、前侧、左侧、右侧五张照片。
然而，现有技术中存在以下的技术缺陷：
(1)飞行平台大，相机成本高，设备难以普及推广。
现有技术中的核心设备是倾斜摄影多拼相机，这种多拼相机采用专业的测量相机或单反相机拼接组装而成，需要多台专业相机和组装附件，费用昂贵，一般在十几万元以上。而且重量比较大，一般在三公斤以上。在搭载这种多拼相机进行倾斜摄影测量作业时，需要的飞行平台载重较大，一般选用有人飞机或大型无人机，无论哪一种飞机都需要较大的成本。难以普及推广应用，只能作为专业单位的专业设备，用于行业服务，无法推广普及到所有的测绘作业单位。
(2)飞行平台设备众多，作业复杂，需要专业飞行操控人员，航飞技术门槛高。
现有技术需要采用有人飞机或大型无人机作为飞行平台。第一，飞行平台比较大，一般需要定制的大型车辆运输；第二，除了飞行平台，还有地面站、电台、通讯天线等众多附件设备，作业过程复杂；第三，需要有专业的飞行驾驶人员操作，飞行操作技术门槛较高。
(3)作业灵活性差，受空域申请和天气外界因素影响较大。
现有技术需要采用有人飞机或大型无人机作为飞行平台。首先，需要申请航飞空域，办理周期最少需要一个月，难以适应小区域航飞市场；其次，航飞现场需要踏勘选择空旷的起降场地，一般最小需要100米半径的空旷平坦区域，场地选择费时、费力；第三，最低飞行高度比较高，一般在1000米以上，对天气透明度要求较高，受天气等外界环境因素影响较大。
(4)相机倾斜角度固定，航飞采集方式受限。
现有技术搭载的多个相机位置、角度固定，只能满足常规的倾斜摄影航飞需求。对于建筑物密集区、文物保护区等要求较高的航飞需求，往往难以满足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种用于倾斜三维航测数据的采集***、采集方法及终端。
本发明具体通过以下的技术方案实现：一种倾斜三维航测数据的采集***，包括飞行平台和控制终端；
所述飞行平台包括多旋翼无人机和搭载在该多旋翼无人机上的单个相机；
所述控制终端包括：
任务区域规划模块，用于规划5个飞行架次和每个架次的航线；
参数设置模块，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度；
所述多旋翼无人机根据该规划的飞行航线和设置的参数进行飞行；
所述相机用于在飞行途中采集数据。
作为本发明的进一步改进，所述参数设置模块包括：计算子模块，用于计算起点位置、终点位置和相机镜头的倾斜角度。
作为本发明的进一步改进，还包括飞机平台智能匹配模块，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。
作为本发明的进一步改进，还包括安全检查模块，用于对无人机飞行前进行十几项的安全检查。
本发明还提供了一种多旋翼无人机的倾斜三维航测数据采集方法，包括以下步骤：
S1：对无人机进行机型智能匹配；
S2：规划任务区域的飞行航线；
S3：航飞的参数设置；
S4：进行安全检查；
S5：根据飞行航行进行飞行并采集数据。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，所述参数设置包括：无人机飞行的起点位置、终点位置和机头的倾斜角度。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中，具体包括以下步骤：
S51：第一架次，无人机机头向东，相机镜头垂直向下；计算航飞区域及航线，设置航线起点拍摄位置；再沿航线正射采集全部区域；
S52：第二架次，飞机机头向东，相机镜头向东、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S53：第三架次，飞机机头向西，相机镜头向西、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S54：第四架次，飞机机头向北，相机镜头向北、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S55：第五架次，飞机机头向南，相机镜头向南、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
本发明还提供了一种控制终端，包括：
任务区域规划模块，用于规划飞行的航线；
参数设置模块，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度；所述参数设置模块包括计算子模块，用于计算起点位置、终点位置和相机镜头的倾斜角度。
作为本发明的进一步改进，还包括飞机平台智能匹配模块，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。
作为本发明的进一步改进，还包括安全检查模块，用于对无人机飞行前进行安全检查。
相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：
(1)相机选择单镜头，降低相机设备费用，扩大适用的飞行平台范围。
本机技术发明的核心理念是实现单兵化、自动化、规范化、灵活高效的倾斜摄影采集解决方案。因此，发明关键技术之一便是选择相机，选择单镜头相机，降低相机重量，扩大可选的飞行平台范围；同时大大降低相机设备成本，可降低相机设备成本10倍以上。
(2)飞行平台选择微型多旋翼，降低飞行平台费用，降低飞行操作专业化门槛。
本机技术发明的核心理念是实现单兵化、自动化、规范化、灵活高效的倾斜摄影采集解决方案。因此，发明关键技术之二便是选择微型的多旋翼飞行平台，不再需要专业的飞机操控人员，一般专业技术人员经过几个小时的培训便可开展航飞采集作业，大大降低航飞操作的技术门槛；同时大大降低飞行平台的成本，可降低飞机购置费用几十倍到百倍以上。
(3)相机倾斜角度可根据需要任意便捷的调整倾斜角度，以适应特殊的倾斜三维采集需要。例如建筑物密集区域，重点文物保护建筑等。大大提高数据采集的灵活性，提高三维模型的质量。
(4)航飞采集单兵化作业，提高作业灵活性，尽量减少天气等外界环境因素影响。
在以上采集相机、飞行平台解决之后，便可容易的实现本技术发明关键技术之三。实现单人完成航飞采集工作，不再需要定制的大型车辆运输飞机，不再需要提前一个月申请航飞空域，不再需要提前几天实地踏勘选择起降场地，不再需要四个人的作业机组，不再需要飞行前大量设备的组装，不再需要航飞1000米以上的航高。从而大大提高作业的灵活性，真正实现随时随地开展航飞作业。
(5)研究全新的飞行采集方法，以适应单镜头、多旋翼、单兵化的倾斜摄影采集作业模式。由于采用了极其简化的单镜头相机开展以往需要五镜头的倾斜摄影工作，则研究全新的采集方法就成为本技术发明的最关键技术。
(6)研发智能化的飞行采集控制软件及终端设备，实现航飞采集全自动，规范化作业过程，保证成果质量，提高作业效率。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是现有技术的倾斜摄影作业流程图。
图2是现有的相机的结构示意图。
图3是本发明的三维航测数据采集***的示意图。
图4是本发明的三维航测数据采集方法的步骤流程图。
图5是本发明的数据采集的步骤流程图。
图6是本发明中采集数据的第一次架次的示意图。
图7是本发明中采集数据的第二次架次的示意图。
图8是本发明中采集数据的第三次架次的示意图。
图9是本发明中采集数据的第四次架次的示意图。
图10是本发明中采集数据的第五次架次的示意图。
图11是偏移距离和倾斜角度的示意图。
图12是本发明的控制终端的连接框图。
具体实施方式
请参阅图3，其为本发明的三维航测数据采集***的示意图。本发明提供了一种三维航测数据的采集***，包括飞行平台1和控制终端2。
所述飞行平台1包括多旋翼无人机11和搭载在该多旋翼无人机上的单个相机12。
所述控制终端2包括：任务区域规划模块21、参数设置模块22、飞机平台智能匹配模块23和安全检查模块24。
所述任务区域规划模块21，用于规划飞行的航线。
所述参数设置模块22，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度。具体的，所述参数设置模块包括：计算子模块，用于计算起点位置、终点位置和相机镜头的倾斜角度。
所述飞机平台智能匹配模块23，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。
具体的，由于不同型号的无人机飞行平台硬件技术参数相差较大(例如平台重量、飞行时间、最大飞行速度、抗风等级、传感器曝光间隔、存贮卡容量等)，让非专业的行业应用人员通过大量的参数计算分析之后，从而保证航飞的安全与任务质量是相当复杂的事情，将大大降低作业效率，进而影响无人机在行业应用中的推广与普及。
因此，在本发明中，通过无线通信能够获取飞行平台参数，能够自动识别飞行平台的ID标识和类别，进一步获取飞行平台型号、传感器、电池容量、最大飞行速度等详细的技术参数实时的状态信息，为实时控制安全与质量相关的航飞任务规划、航拍参数计算等提供了飞行平台的基本参数信息。
所述安全检查模块24，用于对无人机飞行前进行检查。
具体的，由于航飞的安全与质量控制是行业应用航飞过程中时刻需要监控的一条“红线”，没有安全与质量，就没有无人机的行业应用，飞行前安全与质量预检是最关键的环节。因此，本发明通过无线通信能够获取大疆多旋翼飞行平台关键参数状态数据，评定是否超过阈值，给予起飞预检报警。任一参数超过阈值，均报警禁止起飞。实现用户一键式预检，大大简化每架次起飞前安全质量检查工作，提高工作效率，保证航飞任务质量。所检查的参数包括：无人机是否与地面站连接、飞行航高计算、电池容量计算、储存卡容量计算等等。
所述多旋翼无人机11根据该规划的飞行航线和设置的参数进行飞行。
所述相机12用于在飞行途中采集数据。
请参阅图4，其为本发明的三维航测数据采集方法的步骤流程图。
本发明还提供了一种多旋翼无人机的三维航测数据采集方法，包括以下步骤：
S1：对无人机进行机型智能匹配。
S2：规划任务区域的飞行航线。
S3：航飞的参数设置。具体的，所述步骤S3中，所述参数设置包括：无人机飞行的起点位置、终点位置和机头的倾斜角度。
S4：进行安全检查。
S5：根据飞行航行进行飞行并采集数据。
具体的，请同时参阅图5，其为本发明的数据采集的步骤流程图。
所述步骤S5中，具体包括以下步骤：
本发明分为5次架次进行数据采集，分别从垂直向下和四个倾斜角进行数据采集。具体的飞行如下：
S51：第一架次，无人机机头向东，相机镜头垂直向下；计算航飞区域及航线，设置航线起点拍摄位置；再沿航线正射采集全部区域。
请同时参阅图6，其为本发明中采集数据的第一次架次的示意图。在本实施例中，假设需要拍摄的区域为A，航线为B。从起飞起点至终点，共经过4条航线，分别为B1、B2、B3和B4。在航飞采集过程中飞机机头方向一直保持不变，相机镜头方向也保持不变，飞行时具体步骤为：
(1)沿着B1航线，飞机机头向东，相机镜头垂直向下，飞机前进拍摄。
(2)沿着B1-2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B2。
(3)沿着B2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(4)沿着B2-3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B3。
(5)沿着B3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(6)沿着B3-4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B4。
(7)沿着B4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
S52：第二架次，飞机机头向东，相机镜头向东、向下倾斜；重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
请同时参阅图7，其为本发明中采集数据的第二次架次的示意图。在本实施例中，假设需要拍摄的区域为A，航线为B。从起飞起点至终点，共经过4条航线，分别为B1、B2、B3和B4。在航飞采集过程中飞机机头方向一直保持不变，相机镜头方向也保持不变，飞行时具体步骤为：
(1)本架次为倾斜拍摄，起飞、终点需要偏移，以便能够拍摄完整任务测区。请同时参阅图11，其为偏移距离和倾斜角度的示意图。具体的偏移距离的计算公式为：偏移距离L＝相对航高H*tan(相机倾斜角度)。
(2)沿着B1航线，飞机机头向东，相机镜头与机头方向一致，向下倾斜30度，飞机前进拍摄。
(3)沿着B1-2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B2。
(4)沿着B2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(5)沿着B2-3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B3。
(6)沿着B3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(7)沿着B3-4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B4。
(8)沿着4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
S53：第三架次，飞机机头向西，相机镜头向西、向下倾斜；重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
同时参阅图8，其为本发明中采集数据的第三次架次的示意图。在本实施例中，假设需要拍摄的区域为A，航线为B。从起飞起点至终点，共经过4条航线，分别为B1、B2、B3和B4。在航飞采集过程中飞机机头方向一直保持不变，相机镜头方向也保持不变，飞行时具体步骤为：
(1)本架次为倾斜拍摄，起飞、终点需要偏移，以便能够拍摄完整任务测区。请同时参阅图11，其为偏移距离和倾斜角度的示意图。具体的偏移距离的计算公式为：偏移距离L＝相对航高H*tan(相机倾斜角度)。
(2)沿着B1航线，飞机机头向西，相机镜头与机头方向一致，向下倾斜30度，飞机后退拍摄。
(3)沿着B1-2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B2。
(4)沿着2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(5)沿着B2-3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B3。
(6)沿着B3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(7)沿着B3-4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B4。
(8)沿着B4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
S54：第四架次，飞机机头向北，相机镜头向北、向下倾斜。重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
同时参阅图9，其为本发明中采集数据的第四次架次的示意图。在本实施例中，假设需要拍摄的区域为A，航线为B。从起飞起点至终点，共经过9条航线，分别为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和B9。本架次为倾斜拍摄，起飞、终点需要偏移，以便能够拍摄完整任务测区。请同时参阅图11，其为偏移距离和倾斜角度的示意图。具体的偏移距离的计算公式为：偏移距离L＝相对航高H*tan(相机倾斜角度)。在航飞采集过程中飞机机头方向一直保持不变，相机镜头方向也保持不变，飞行时具体步骤为：
(1)沿着B1航线，飞机机头向北，相机镜头与机头方向一致，向下倾斜30度，飞机后退拍摄。
(2)沿着B1-2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B2。
(3)沿着B2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(4)沿着B2-3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B3。
(5)沿着B3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(6)沿着B3-4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B4。
(7)沿着B4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(8)沿着B4-5航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B5。
(9)沿着B5航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(10)沿着B5-6航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B6。
(11)沿着B6航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(12)沿着B6-7航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B7。
(13)沿着B7航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(14)沿着B7-8航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B8。
(15)沿着B8航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(16)沿着B8-9航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B9。
(17)沿着B9航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
S55：第五架次，飞机机头向南，相机镜头向南、向下倾斜；重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
同时参阅图10，其为本发明中采集数据的第五次架次的示意图。在本实施例中，假设需要拍摄的区域为A，航线为B。从起飞起点至终点，共经过9条航线，分别为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和B9。本架次为倾斜拍摄，起飞、终点需要偏移，以便能够拍摄完整任务测区。请同时参阅图11，其为偏移距离和倾斜角度的示意图。具体的偏移距离的计算公式为：偏移距离L＝相对航高H*tan(相机倾斜角度)。在航飞采集过程中飞机机头方向一直保持不变，相机镜头方向也保持不变，飞行时具体步骤为：
(1)沿着B1航线，飞机机头向南，相机镜头与机头方向一致，向下倾斜30度，飞机前进拍摄。
(2)沿着B1-2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B2。
(3)沿着B2航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(4)沿着B2-3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B3。
(5)沿着B3航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(6)沿着B3-4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B4。
(7)沿着B4航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(8)沿着B4-5航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B5。
(9)沿着B5航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(10)沿着B5-6航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B6。
(11)沿着B6航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(12)沿着B6-7航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B7。
(13)沿着B7航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
(14)沿着B7-8航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B8。
(15)沿着B8航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机后退拍摄。
(16)沿着B8-9航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，侧移到下条航线B9。
(17)沿着B9航线，飞机机头方向不变，相机镜头方向不变，飞机前进拍摄。
另外，请参阅图12，其为本发明的控制终端的连接框图。本发明还提供了一种控制终端，包括：任务区域规划模块21、参数设置模块22、飞机平台智能匹配模块23和安全检查模块24。
所述任务区域规划模块21，用于规划飞行的航线。
所述参数设置模块22，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置和机头的倾斜角度。具体的，所述参数设置模块包括：计算子模块，用于计算起点位置、终点位置和相机镜头的倾斜角度。
所述飞机平台智能匹配模块23，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。
具体的，由于不同型号的无人机飞行平台硬件技术参数相差较大(例如平台重量、飞行时间、最大飞行速度、抗风等级、传感器曝光间隔、存贮卡容量等)，让非专业的行业应用人员通过大量的参数计算分析之后，从而保证航飞的安全与任务质量是相当复杂的事情，将大大降低作业效率，进而影响无人机在行业应用中的推广与普及。
因此，在本发明中，通过无线通信能够获取飞行平台参数，能够自动识别飞行平台的ID标识和类别，进一步获取飞行平台型号、传感器、电池容量、最大飞行速度等详细的技术参数实时的状态信息，为实时控制安全与质量相关的航飞任务规划、航拍参数计算等提供了飞行平台的基本参数信息。
所述安全检查模块24，用于对无人机飞行前进行检查。
具体的，由于航飞的安全与质量控制是行业应用航飞过程中时刻需要监控的一条“红线”，没有安全与质量，就没有无人机的行业应用，飞行前安全与质量预检是最关键的环节。因此，本发明通过无线通信能够获取大疆多旋翼飞行平台关键参数状态数据，评定是否超过阈值，给予起飞预检报警。任一参数超过阈值，均报警禁止起飞。实现用户一键式预检，大大简化每架次起飞前安全质量检查工作，提高工作效率，保证航飞任务质量。所检查的参数包括：无人机是否与地面站连接、飞行航高计算、电池容量计算、储存卡容量计算等等。
相比于现有技术，本发明具有以下的有益效果：
(1)相机选择单镜头，降低相机设备费用，扩大适用的飞行平台范围。
本机技术发明的核心理念是实现单兵化、自动化、规范化、灵活高效的倾斜摄影采集解决方案。因此，发明关键技术之一便是选择相机，选择单镜头相机，降低相机重量，扩大可选的飞行平台范围；同时大大降低相机设备成本，可降低相机设备成本10倍以上。
(2)飞行平台选择微型多旋翼，降低飞行平台费用，降低飞行操作专业化门槛。
本机技术发明的核心理念是实现单兵化、自动化、规范化、灵活高效的倾斜摄影采集解决方案。因此，发明关键技术之二便是选择微型的多旋翼飞行平台，不再需要专业的飞机操控人员，一般专业技术人员经过几个小时的培训便可开展航飞采集作业，大大降低航飞操作的技术门槛；同时大大降低飞行平台的成本，可降低飞机购置费用几十倍到百倍以上。
(3)相机倾斜角度可根据需要任意便捷的调整倾斜角度，以适应特殊的倾斜三维采集需要。例如建筑物密集区域，重点文物保护建筑等。大大提高数据采集的灵活性，提高三维模型的质量。
(4)航飞采集单兵化作业，提高作业灵活性，尽量减少天气等外界环境因素影响。
在以上采集相机、飞行平台解决之后，便可容易的实现本技术发明关键技术之三。实现单人完成航飞采集工作，不再需要定制的大型车辆运输飞机，不再需要提前一个月申请航飞空域，不再需要提前几天实地踏勘选择起降场地，不再需要四个人的作业机组，不再需要飞行前大量设备的组装，不再需要航飞1000米以上的航高。从而大大提高作业的灵活性，真正实现随时随地开展航飞作业。
(5)研究全新的飞行采集方法，以适应单镜头、多旋翼、单兵化的倾斜摄影采集作业模式。由于采用了极其简化的单镜头相机开展以往需要五镜头的倾斜摄影工作，则研究全新的采集方法就成为本技术发明的最关键技术。
(6)研发智能化的飞行采集控制软件及终端设备，实现航飞采集全自动，规范化作业过程，保证成果质量，提高作业效率。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种倾斜三维航测数据的采集***，其特征在于：包括飞行平台和控制终端；
所述飞行平台包括多旋翼无人机和搭载在该多旋翼无人机上的单个相机；
所述控制终端包括：
任务区域规划模块，用于规划5个飞行架次和每个架次的航线；
参数设置模块，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、
机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度；
所述多旋翼无人机根据该规划的飞行架次、飞行航线和设置的参数进行飞行；
所述相机用于在飞行途中采集数据。
2.根据权利要求1所述倾斜三维航测数据的采集***，其特征在于：所述参数设置模块包括：计算子模块，用于计算起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度。
3.根据权利要求1所述倾斜三维航测数据的采集***，其特征在于：还包括飞机平台智能匹配模块，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。
4.根据权利要求1所述倾斜三维航测数据的采集***，其特征在于：还包括安全检查模块，用于对无人机飞行前进行安全检查。
5.一种多旋翼无人机的倾斜三维航测数据采集方法，包括以下步骤：
S1：对无人机进行机型智能匹配；
S2：规划任务区域的飞行航线；
S3：航飞的参数设置；
S4：进行安全检查；
S5：根据飞行航行进行飞行并采集数据。
6.根据权利要求5所述多旋翼无人机的倾斜三维航测数据采集方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述参数设置包括：无人机飞行的起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度。
7.根据权利要求6所述多旋翼无人机的三维航测数据采集方法，其特征在于：所述步骤S5中，具体包括以下步骤：
S51：第一架次，无人机机头向东，相机镜头垂直向下；计算航飞区域及航线，设置航线起点拍摄位置；再沿航线正射采集全部区域；
S52：第二架次，飞机机头向东，相机镜头向东、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S53：第三架次，飞机机头向西，相机镜头向西、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S54：第四架次，飞机机头向北，相机镜头向北、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域；
S55：第五架次，飞机机头向南，相机镜头向南、向下倾斜；调整相机镜头向下倾斜角度，重新计算航飞区域及航线，调整航线起点拍摄位置；沿航线倾斜拍摄全部区域。
8.一种控制终端，其特征在于：包括：
任务区域规划模块，用于规划5个飞行架次和每个架次的航线；
参数设置模块，用于对多旋翼无人机的飞行参数进行设置，包括起点位置、终点位置、机头的倾斜角度、飞机航高、航向重叠度和旁向重叠度；所述参数设置模块包括计算子模块，用于计算起点位置、终点位置和相机的倾斜角度。
9.根据权利要求8所述控制终端，其特征在于：还包括飞机平台智能匹配模块，用于根据无人机的飞行平台机型进行智能参数匹配。
10.根据权利要求9所述控制终端，其特征在于：还包括安全检查模块，用于对无人机飞行前进行安全检查。
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