CN108001685A - 一种用于航空摄影测量的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于航空摄影测量的无人机，包括载具***、航电***、载荷***、起降***和地面导控站；载具***，用于驱动无人机；所述航电***，用于控制无人机飞行，包括氢燃料电池；所述载荷***，搭载有RTK芯片，且所述载荷***还用于根据客户的不同需要搭载其他不同的酬载；所述起降***，用于控制无人机的起飞和降落；所述地面导控站，用于与无人机交互，获取信息，且对无人机进行控制。本发明解决了传统无人机在进行航测时续航能力差，且布设地面像控点耗时耗力的缺点，提供一种新型的续航能力好，且准确度高同时操作简便的航空摄影测量无人机，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种信息采集***，尤其涉及一种用于航空摄影测量的无人机。
背景技术
随着科技的不断发展，人类对自然界的探索越来越深入，但是一些地形地貌复杂、自然条件恶劣的地方，人们一般难以到达，开展相关研究工作非常困难，于是通过无人机来对野外环境进行航测成为了当前的一种主要手段。
而随着航空摄影测量在各个测绘应用领域的普及,像控点在航测数字化成图过程中起到非常重要的作用。
其中，像控点是直接为摄影测量的控制点加密或测图需要而在实地布设并进行测定的控制点，像控点包括仅具有平面坐标的像片平面控制点、仅具高程的像片高程控制点及兼具平面坐标与高程的像片平高控制点。像控点测量是指根据像片上内业的布点方案，在实地根据影像的灰度和形状找到并确定像控点的位置,测量并记录该点平面坐标及其高程。
但是，像控点的测量需要在地面布设控制点来达到测绘的目的，不仅耗费人力物力，还会影响测绘的进程。因此，研究出一种无需布设地面像控点便能精确进行航测且续航能力强的无人机是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于采集像控点信息的无人机
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于航空摄影测量的无人机，包括载具***、航电***、载荷***、起降***和地面导控站；
所述载具***，用于驱动无人机；
所述航电***，用于控制无人机飞行，包括氢燃料电池；
所述载荷***，搭载有RTK芯片，且所述载荷***还用于根据客户的不同需要搭载其他不同的酬载；
所述起降***，用于控制无人机的起飞和降落；
所述地面导控站，用于与无人机交互，获取信息，且对无人机进行控制。
采用上述技术方案的有益效果为：
本发明采用模块化设计，各个模块之间相互协作，但又独立工作，便于拆装，保证了本发明的灵活性。
所述航电***中包括氢燃料电池，该电池***的续航能力强，完美解决了现有技术中锂电池续航能力差的问题，
所述载荷***搭载有RTK芯片，其中RTK芯片利用的是载波相位差分技术即RTK技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，RTK技术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，工程放样、地形测图，各种控制测量都带来了新曙光，极大地提高了本发明在外作业的作业效率。
进一步地，所述载具***为模块化设计，包括机体结构、动力***，所述机体结构的各个部件都为可拆卸结构，且所述机体结构均使用1K碳纤维布与玻璃纤维布中间包覆夹芯材的复材结构；
所述机体结构包括机身、机翼、垂直尾翼，且所述动力***安装于机体结构内部。
采用上述技术方案的有益效果为：
所述载具***同样为模块化设计，且机体结构的各个部件都为可拆卸结构，通过简单工具即可对其进行拆装及更换，后期维护十分方便。
机体结构材质均使用1K碳纤维布与玻璃纤维布中间包覆夹芯材的复材结构，其中1K碳纤维布为小丝束碳纤维布，质量轻，强度高，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，而且玻璃纤维布抗拉强度大，耐热性好，且耐腐蚀。采用复合结构能更进一步地增加了机体结构的强度，延长了本发明的使用寿命。
进一步地，所述机翼位于所述机身中部的两侧，且所述机翼的截面呈弯曲弧形，每个机翼的相同位置上均设有一空气螺旋桨；
机身中部上设有一弧形上盖，所述弧形上盖的正前方设有一天线，且所述弧形上盖的弧度大于所述机翼截面的弧度；
所述天线与所述机身的头部之间设有一空速管；
位于所述机身头部的鼻锥前端安装减震泡棉，于机身尾部设有所述垂直尾翼。
采用上述技术方案的有益效果：由于本发明机翼的截面呈弯曲弧形，在航行时，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度大，它对机翼的压强小，机翼下方气流通过的路程较短，因而速度小，它对机翼的压强大，因此在机翼的上下表面产生了压力差，提高了本发明的升力。设置有空气螺旋桨能进一步将发动机的动力转换为推力和升力，将发动机的能量最大化，提高了效率。
弧形上盖的弧度较大，所产生的压力差较大，因此进一步提高了本发明的升力。
鼻锥前端安装的减震泡棉具有质量轻的特性，且有更好的减震效果，于机身尾部设有所述垂直尾翼，能保证本发明的平稳飞行。
进一步地，所述空速管采用水气分离式设计，保证了所述无人机在雨天也能进行作业；
所述机身头部宽度大于所述机身的宽度，且所述机身头部的上表面呈带有弧度的扁平状，且所述机身头部的两侧也同样为弧形，其中所述机体头部上表面的弧度略小于所述机身头部两侧的弧度。
进一步地，所述航电***包括氢燃料电池，机身内部设有充有氢气的管状容器，所述管状容器中的氢气为所述氢燃料电池提供燃料。
采用上述技术方案的有益效果：氢燃料电池是一种新型电池，以氢气为燃料，氢气的质量轻，将其充与所述管状容器内以便给电池提供染料，不会给无人机产生过大的负载，能最大程度保证电池的续航能力，弥补了传统锂电池续航能力差的问题。
进一步地，所述航电***包括飞行控制计算机、飞机姿态仪、数据传输装置，且都安装于所述无人机内部；
所述飞行控制计算机通过所述数据传输装置与所述飞行姿态仪相连，所述飞行控制计算机监测飞行时所需要避让物体，并将指令通过所述数据传输装置传递给飞机姿态仪，所述飞机姿态仪根据指令来自动调整飞行姿态。
进一步地，所述载荷***用于搭载酬载，所述酬载包括多光谱扫描仪、高光谱扫描仪、相机、实时图传设备。
进一步地，所述无人机在摄影采集过程中处于全自动状态，无需人工预自动完成数据采集工作，实时图传设备将所拍摄的影像实时回传至所述地面导向站。
采用上述技术方案的有益效果：保证了本发明所传输的图像的实时性，提高了本发明的工作效率。
进一步地，所述起降***，包括起飞装置和降落装置；
所述起飞装置包括电动弹射架，用于控制所述无人机弹射起飞；
所述降落装置包括降落伞，所述降落伞折叠设置于所述弧形上盖下方的机身内，所述无人机在接收到降落指令时，所述弧形上盖自动弹开，所述降落伞从机身内弹出，用于控制所述无人机的降落。
进一步地，所述地面导控站包括地面导控计算机、通讯***、地面追踪天线；
所述地面导控计算机通过所述通讯***和所述地面追踪天线来实现与所述无人机之间的信息交互，从而对航行中的无人机进行控制。
采用上述技术方案的有益效果为：通过地面追踪天线来对航行作业中的本发明来进行追踪，能及时了解本发明在上空中的动向，使本发明的操作更加方便，工作效率更高。
综上所述，由于本发明搭载了RTK芯片，无需布设地面相控点，只需要与地面导向站相配合就能达到高精度效果，免去了繁重的外业测量工作，极大地提高了工作效率，降低了测绘成本，且采用氢燃料电池，不仅能大大提高电池的续航能力，而且无污染高效率，本发明多方面解决了传统无人机的缺陷，为航测领域提供了一种新的选择，值得推广使用。
附图说明
图1为本发明一种用于航空摄影测量的无人机的结构示意图；
其中，1-机身，2-机翼，3-垂直尾翼，4-弧形上盖，5-天线，6-空速管，7-鼻锥，8-机身头部，9-空气螺旋桨。
具体实施方式
下面将结合附图对本技术方案做进一步说明：
一种用于航空摄影测量的无人机，包括载具***、航电***、载荷***、起降***和地面导控站；
其中载具***用于驱动无人机且为模块化设计，各个模块之间相互协作，但又独立工作，便于拆装，保证了本发明的灵活性，后期维护十分方便。
载具***包括机体结构、动力***；机体结构的各个部件都为可拆卸结构，且机体结构均使用1K碳纤维布与玻璃纤维布中间包覆夹芯材的复材结构；其中1K碳纤维布为小丝束碳纤维布，质量轻，强度高，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，而且玻璃纤维布抗拉强度大，耐热性好，且耐腐蚀，而且采用复合结构能更进一步地增加了机体结构的强度，延长了本发明的使用寿命。
机体结构包括机身1、机翼2、垂直尾翼3，且动力***安装于机体结构内部。
其中的机翼2位于机身1中部的两侧，且机翼2的截面呈弯曲弧形，在航行时，机翼2上方气流通过的路程较长，因而速度大，它对机翼2的压强小，机翼2下方气流通过的路程较短，因而速度小，它对机翼2的压强大，因此在机翼2的上下表面产生了压力差，提高了本发明的升力；
与此同时，每个机翼2的相同位置上均设有一空气螺旋桨9，设置有空气螺旋桨9能进一步将发动机的动力转换为推力和升力，将发动机的能量最大化，提高了效率。
机身1中部上设有一弧形上盖4，弧形上盖4的正前方设有一天线5，且弧形上盖4的弧度大于机翼2截面的弧度；弧形上盖4的弧度较大，所产生的压力差较大，因此进一步提高了本发明的升力。
天线5与机身头部8之间设有一空速管6，该空速管6采用水气分离式设计，保证了无人机在雨天也能进行作业；位于机身头部8的鼻锥7前端安装减震泡棉，减震泡棉具有质量轻的特性，且有更好的减震效果，于机身1尾部设有垂直尾翼3，能保证本发明的平稳飞行。
而且机身头部8宽度大于机身1的宽度，且机身头部8的上表面呈带有弧度的扁平状，且机身头部8的两侧也同样为弧形，其中机体头部上表面的弧度略小于机身头部8两侧的弧度。
航电***，用于控制无人机飞行，包括氢燃料电池，该电池***的续航能力强，完美解决了现有技术中锂电池续航能力差的问题，机身1内部设有充有氢气的管状容器，管状容器中的氢气为氢燃料电池提供燃料。
另外，航电***还包括飞行控制计算机、飞机姿态仪、数据传输装置，且都安装于无人机内部；其中飞行控制计算机通过数据传输装置与飞行姿态仪相连，飞行控制计算机监测飞行时所需要避让物体，并将指令通过数据传输装置传递给飞机姿态仪，飞机姿态仪根据指令来自动调整飞行姿态。
载荷***，搭载有RTK芯片，且载荷***还用于根据客户的不同需要搭载其他不同的酬载；载荷***搭载有RTK芯片，其中RTK芯片利用的是载波相位差分技术即RTK技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，RTK技术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，工程放样、地形测图，各种控制测量都带来了新曙光，极大地提高了本发明在外作业的作业效率。
与此同时，载荷***还用于搭载酬载，酬载一般包括多光谱扫描仪、高光谱扫描仪、相机、实时图传设备。
本发明还可以在摄影采集过程中处于全自动状态，无需人工预自动完成数据采集工作，实时图传设备将所拍摄的影像实时回传至地面导向站，保证了本发明所传输的图像的实时性，提高了本发明的工作效率。
起降***，用于控制无人机的起飞和降落，包括起飞装置和降落装置。
起飞装置包括电动弹射架，用于控制无人机弹射起飞；降落装置包括降落伞，降落伞折叠设置于弧形上盖4下方的机身1内，无人机在接收到降落指令时，弧形上盖4自动弹开，降落伞从机身1内弹出，用于控制无人机的降落。
本发明还包括地面导控站，用于与无人机交互，获取信息，且对无人机进行控制，其中地面导控站包括地面导控计算机、通讯***、地面追踪天线5，地面导控计算机通过通讯***和地面追踪天线5来实现与无人机之间的信息交互，能对航行作业中的本发明进行追踪，还能及时了解本发明在上空中的动向，使本发明的操作更加方便，工作效率更高。
综上所述，本发明通过RTK技术与地面导向站相配合，能达到高精度的测绘结果，不仅免去了繁重的外业测量工作，极大地提高了工作效率，同时不再需要布设地面相控点，降低了测绘成本；另外，本发明还采用氢燃料电池，在大大提高电池的续航能力的同时，还保证了无污染高效率，多方面解决了传统无人机的缺陷。
而且本发明的精度高，操作方便，图像回传效果好，可以用于海岸调查、管道巡线、林业调查、地形测绘、应急测绘、水利勘察、电力选线、地灾调查、环境调查等等方面，为航测领域提供了一种新的选择，值得推广使用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，包括载具***、航电***、载荷***、起降***和地面导控站；
所述载具***，用于驱动无人机；
所述航电***，用于控制无人机飞行，包括氢燃料电池；
所述载荷***，搭载有RTK芯片，且所述载荷***还用于根据客户的不同需要搭载其他不同的酬载；
所述起降***，用于控制无人机的起飞和降落；
所述地面导控站，用于与无人机交互，获取信息，且对无人机进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述载具***为模块化设计，包括机体结构、动力***，所述机体结构的各个部件都为可拆卸结构，且所述机体结构均使用1K碳纤维布与玻璃纤维布中间包覆夹芯材的复材结构；
所述机体结构包括机身、机翼、垂直尾翼，且所述动力***安装于机体结构内部。
3.根据权利要求2所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，
所述机翼位于所述机身中部的两侧，且所述机翼的截面呈弯曲弧形，每个机翼的相同位置上均设有一空气螺旋桨；
所述机身中部上设有一弧形上盖，所述弧形上盖的正前方设有一天线，且所述弧形上盖的弧度大于所述机翼截面的弧度；
所述天线与所述机身的头部之间设有一空速管；
位于所述机身头部的鼻锥前端安装减震泡棉，于机身尾部设有所述垂直尾翼。
4.根据权利要求3所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，
所述空速管采用水气分离式设计；
所述机身头部宽度大于所述机身的宽度，且所述机身头部的上表面呈带有弧度的扁平状，且所述机身头部的两侧也同样为弧形，其中所述机体头部上表面的弧度小于所述机身头部两侧的弧度。
5.根据权利要求1所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述航电***包括氢燃料电池，机身内部设有充有氢气的管状容器，所述管状容器中的氢气为所述氢燃料电池提供燃料。
6.根据权利要求1所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述航电***包括飞行控制计算机、飞机姿态仪、数据传输装置，且都安装于所述无人机内部；
所述飞行控制计算机通过所述数据传输装置与所述飞行姿态仪相连；
所述飞行控制计算机监测飞行时所需要避让物体，并将指令通过所述数据传输装置传递给飞机姿态仪；
所述飞机姿态仪根据指令来自动调整飞行姿态。
7.根据权利要求1所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述载荷***用于搭载酬载，所述酬载包括多光谱扫描仪、高光谱扫描
仪、相机、实时图传设备。
8.根据权利要求7所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述无人机在摄影采集过程中处于全自动状态，无需人工干预自动完成
数据采集工作，实时图传设备将所拍摄的影像实时回传至所述地面导向站。
9.根据权利要求1或3所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征
在于，所述起降***，包括起飞装置和降落装置；
所述起飞装置包括电动弹射架，用于控制所述无人机弹射起飞；
所述降落装置包括降落伞，所述降落伞折叠设置于所述弧形上盖下方的机身内；
所述无人机在接收到降落指令时，所述弧形上盖自动弹开，所述降落伞从机身内弹出，用于控制所述无人机的降落。
10.根据权利要求1所述的一种用于航空摄影测量的无人机，其特征在于，所述地面导控站包括地面导控计算机、通讯***、地面追踪天线；
所述地面导控计算机通过所述通讯***和所述地面追踪天线来实现与所述无人机之间的信息交互，从而对航行中的无人机进行控制。
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