CN117707206B - 无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质，确定待航测区域以及无人机的初始飞行参数；控制无人机按照初始飞行参数飞行至待航测区域的起点位置，设置云台为初始姿态并控制设备采集起点位置的初始航测数据；基于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置云台为下一姿态并控制设备采集下一采集时刻的航测数据。采用本发明可大幅度节约无人机航测作业的时间，提高测绘精准度。

Description

无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及无人机航测技术领域，尤其是涉及一种无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

在进行无人机航测时，通常需要提前规划航线或者需要提前到达测绘现场探查地形地貌并输入较多参数生成航线，再进行航测作业，此种作业方式不仅效率低，而且无人机容易受到外界环境干扰而无法完全按照既定航线飞行，最终导致无人机航测数据不满足要求，需要再次重复作业，从影响航测数据成果的获取效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质，以缓解现有无人机航测作业方式中存在的上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机航测作业方法，所述无人机上通过云台安装有用于进行航测数据采集的设备；所述方法包括：确定待航测区域以及所述无人机的初始飞行参数；其中，所述初始飞行参数包括初始飞行高度和初始飞行速度；控制所述无人机按照所述初始飞行参数飞行至所述待航测区域的起点位置，设置所述云台为初始姿态并控制所述设备采集所述起点位置的初始航测数据；基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制所述无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集下一采集时刻的航测数据；其中，初始采集时刻与所述初始飞行参数、所述起点位置、所述初始姿态和所述初始航测数据对应。

第二方面，本发明实施例还提供一种无人机航测作业装置，所述无人机上通过云台安装有用于进行航测数据采集的设备；所述装置包括：第一确定模块，用于确定待航测区域以及所述无人机的初始飞行参数；其中，所述初始飞行参数包括初始飞行高度和初始飞行速度；初始采集模块，用于控制所述无人机按照所述初始飞行参数飞行至所述待航测区域的起点位置，设置所述云台为初始姿态并控制所述设备采集所述起点位置的初始航测数据；实时采集模块，用于基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制所述无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集下一采集时刻的航测数据；其中，初始采集时刻与所述初始飞行参数、所述起点位置、所述初始姿态和所述初始航测数据对应。

第三方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，用于存储为上述第一方面所述方法所用的计算机软件指令。

本发明实施例提供的一种无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质，确定待航测区域以及无人机的初始飞行参数；控制无人机按照初始飞行参数飞行至待航测区域的起点位置，设置云台为初始姿态并控制设备采集起点位置的初始航测数据；基于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置云台为下一姿态并控制设备采集下一采集时刻的航测数据。采用上述技术，仅需要已知待航测区域以及无人机的初始飞行参数即可进行无人机的实时航测作业，并在实时航测作业过程中调整不同采集时刻的无人机飞行参数和云台姿态进行航测数据的采集，相比于现有无人机航测作业方式无需提前进行规划航线的复杂计算，且无人机在飞行过程中所受外界环境干扰不会影响航测数据成果，可大幅度节约无人机航测作业的时间，提高测绘精准度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种无人机航测作业方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中一种无人机航测作业方法的示例图；

图3为本发明实施例中一种无人机航测作业装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中另一种无人机航测作业装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有无人机航测作业方式通常需要提前规划航线或者需要提前到达测绘现场探查地形地貌并输入较多参数生成航线，再进行航测作业，此种作业方式不仅效率低，而且无人机容易受到外界环境干扰而无法完全按照既定航线飞行，最终导致无人机航测数据不满足要求，需要再次重复作业，从影响航测数据成果的获取效率。

基于此，本发明实施提供的一种无人机航测作业方法、装置及计算机存储介质，可以缓解现有无人机航测作业方式中存在的上述问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种无人机航测作业方法进行详细介绍，无人机上可通过云台安装有用于进行航测数据采集的设备；参见图1所示的一种无人机航测作业方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S102，确定待航测区域以及无人机的初始飞行参数。

其中，上述初始飞行参数可以包括初始飞行高度和初始飞行速度。

在实际应用过程中，上述待航测区域可用卫星坐标范围进行表征，在确定上述待航测区域后，即可得知无人机航测作业的航测起点和航测终点各自所在位置分别为上述待航测区域的起点位置和终点位置，从而保证无人机在航测作业过程中通过设备采集航测数据的范围仅在上述待航测区域内而不会在上述待航测区域外。

步骤S104，控制无人机按照初始飞行参数飞行至待航测区域的起点位置，设置云台为初始姿态并控制设备采集起点位置的初始航测数据。

在确定无人机的初始飞行高度和初始飞行速度后，可利用初始飞行高度和初始飞行速度控制无人机的飞行，以使无人机按照初始飞行高度和初始飞行速度飞行至航测起点所在位置，进而在该位置控制无人机的云台摆动至初始姿态，并控制设备采集该位置的航测数据，从而将设备所采集到的该位置的航测数据作为初始航测数据，设备采集初始航测数据的时刻即为设备的初始采集时刻。

步骤S106，基于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置云台为下一姿态并控制设备采集下一采集时刻的航测数据。

其中，初始采集时刻与上述初始飞行参数、上述起点位置、上述初始姿态和上述初始航测数据对应。

在无人机通过设备在初始采集时刻（即第一个采集时刻）采集到航测起点所在位置的初始航测数据（即第一个航测数据）后，可控制无人机从航测起点所在位置按照初始飞行高度和初始飞行速度继续飞行并在下一采集时刻（即初始采集时刻经过一个时间间隔后的时刻）控制无人机的云台摆动至下一姿态并控制设备采集下一采集时刻所对应采集位置的航测数据，从而得到下一采集时刻的航测数据（即第二个航测数据）；继续以第二个航测数据的采集时刻作为当前采集时刻，比较第一个航测数据和第二个航测数据，并根据比较结果以及当前采集时刻的第一飞行参数（此时为初始飞行高度和初始飞行速度）确定第三个采集时刻及其所对应的第二飞行参数，可控制无人机从当前采集时刻所对应采集位置按照第二飞行参数继续飞行，进而在第三个采集时刻控制无人机的云台摆动至下一姿态并控制设备采集第三个采集时刻所对应采集位置的航测数据，从而得到第三个采集时刻的航测数据（即第三个航测数据）；依次类推，对于第二个采集时刻之后的每个采集时刻，将该采集时刻作为当前采集时刻，比较设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据，并根据比较结果以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，可控制无人机从当前采集时刻所对应采集位置按照第二飞行参数继续飞行，进而在下一采集时刻控制无人机的云台摆动至下一姿态并控制设备采集下一采集时刻所对应采集位置的航测数据，从而得到下一采集时刻的航测数据；按照该操作方式，可以通过无人机的设备采集得到全部采集时刻的航测数据，且每个航测数据各自均对应有相应的无人机飞行高度、无人机飞行速度、采集时刻、采集位置和云台姿态。

在通过无人机的设备采集得到全部采集时刻的航测数据后，可从中筛选出满足无人机航测要求的航测数据。其中，无人机航测要求可以包括飞行高度范围、飞行速度范围、设备参数、航测数据的分辨率、相邻两采集时刻的航测数据之间的重合度等，对此不进行限定。

本发明实施例提供的一种无人机航测作业方法，确定待航测区域以及无人机的初始飞行参数；控制无人机按照初始飞行参数飞行至待航测区域的起点位置，设置云台为初始姿态并控制设备采集起点位置的初始航测数据；基于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置云台为下一姿态并控制设备采集下一采集时刻的航测数据。采用上述技术，仅需要已知待航测区域以及无人机的初始飞行参数即可进行无人机的实时航测作业，并在实时航测作业过程中调整不同采集时刻的无人机飞行参数和云台姿态进行航测数据的采集，相比于现有无人机航测作业方式无需提前进行规划航线的复杂计算，且无人机在飞行过程中所受外界环境干扰不会影响航测数据成果，可大幅度节约无人机航测作业的时间，提高测绘精准度。

作为一种可能的实施方式，基于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，包括：

步骤A，确定设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据之间的第一重合度。

对于设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据，可通过特征点匹配的方式（例如采用SIFT、SURF、FAST、BRIEF、ORB等特征点匹配算法）对这两个航测数据的同名特征点进行匹配，进而根据同名特征点的匹配情况计算出这两个航测数据之间的重合度（也可被称为重叠度），匹配的同名特征点数量越多重合度越大，匹配的同名特征点数量越少重合度越小，相邻两个采集时刻的航测数据之间的重合度需要在一定重合度范围内才能满足无人机航测要求，该重合度范围可根据实际无人机航测需求自定义，对此不进行限定。

步骤B，确定设备在上一采集时刻所采集航测数据的中心位置与云台之间的直线距离。

对于当前采集时刻，在无人机通过设备采集得到在上一采集时刻的航测数据后，可计算出上一采集时刻的航测数据的中心位置与无人机机的云台质心之间的直线距离，从而将该直线距离作为后续确定下一采集时刻所对应无人机飞行参数（包括飞行高度和飞行速度）的基础数据。

步骤C，基于第一重合度和直线距离以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

示例性地，在确定设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据之间的第一重合度以及设备在上一采集时刻所采集航测数据的中心位置与云台之间的直线距离后，上述步骤C可按照以下操作方式进行：

步骤C1，基于第一重合度、直线距离和第一飞行参数以及无人机的预设最大飞行加速度和预设最大飞行速度，确定当前采集时刻与下一采集时刻之间的第一时间间隔。

由于在实际应用过程中相邻两采集时刻的航测数据之间的重合度分为满足无人机航测要求（即在预设重合度范围内）和不满足无人机航测要求（即不在预设重合度范围内）这两种情况，因而上述第一时间间隔的确定可以有以下两种操作方式：

操作方式1：若第一重合度不在预设重合度范围内，则确定初始时间间隔，并基于最大飞行速度和第一飞行参数对初始时间间隔进行迭代更新，直至设备分别在最后一次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度在预设重合度范围内，停止更新并将最后一次更新结果作为第一时间间隔；其中，每次更新上述初始时间间隔后，控制无人机按照第一飞行参数飞行至该次更新结果所对应的采集位置，设置云台为下一姿态并控制设备采集该次更新结果所对应采集时刻的航测数据，以及确定设备分别在该次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度。

接续前例，以某一采集时刻作为当前采集时刻，在已知无人机在当前采集时刻的第一飞行参数（即已知无人机是按照何飞行高度和何飞行速度飞行至当前采集时刻所对应采集位置的）并计算出当前采集时刻的航测数据和上一采集时刻的航测数据之间的重合度后，可先初始化生成一个时间间隔t作为初始时间间隔，并将无人机的最大飞行速度和第一飞行参数作为已知条件对t进行迭代更新；对于迭代更新t过程中的每次更新，均控制无人机按照第一飞行参数飞行至该次更新结果所对应采集位置（即当前采集时刻经过该次更新所得到t后的时刻所对应的采集位置），并控制云台摆动至下一姿态，进而控制设备采集该次更新结果所对应采集时刻的航测数据，以及计算出该次更新结果所对应采集时刻的航测数据和当前采集时刻的航测数据之间的重合度；直至某次更新结果所对应采集时刻的航测数据和当前采集时刻的航测数据之间的重合度在预设重合度范围内（说明这两个航测数据之间的重合度已经满足无人机航测要求），停止更新t并将该次更新结果（即该次更新所得到t）作为第一时间间隔，可将该次更新结果所对应采集时刻作为下一采集时刻，并将该次更新结果所对应采集时刻的航测数据作为下一采集时刻的航测数据。

操作方式2：若第一重合度在预设重合度范围内，则将当前采集时刻与上一采集时刻之间的第二时间间隔作为第一时间间隔。

接续前例，在已知无人机在某一采集时刻（即当前采集时刻）的第一飞行参数并计算出当前采集时刻的航测数据和上一采集时刻的航测数据之间的重合度后，若该重合度在预设重合度范围内（说明这两个航测数据之间的重合度已经满足无人机航测要求），则可直接将当前采集时刻与上一采集时刻之间的时间间隔作为第一时间间隔。

对于每个采集时刻，在采用上述操作方式1或上述操作方式2确定决定下一采集时刻的第一时间间隔后，即可确定出下一采集时刻，且该采集时刻的航测数据和下一采集时刻的航测数据之间的重合度在预设重合度范围内，即使在采用上述操作方式1迭代更新初始时间间隔过程中产生了不满足无人机航测要求的航测数据，也至少能够保证该采集时刻的航测数据和下一采集时刻的航测数据满足无人机航测要求。此外，还可根据重合度筛选出采用上述操作方式1迭代更新初始时间间隔过程中产生的不满足无人机航测要求的航测数据进行剔除，以保证最终保留下来的任意相邻两采集时刻的航测数据均满足无人机航测要求。

步骤C2，基于第一时间间隔、预设最大飞行加速度以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

示例性地，上述预设最大飞行加速度可以包括预设最大水平加速度和预设最大垂直加速度；基于此，上述步骤C2可以包括：将当前采集时刻经过第一时间间隔后的时刻确定为下一采集时刻；基于第一时间间隔、预设最大水平加速度和预设最大垂直加速度，确定无人机的飞行速度变化量和飞行高度变化量；基于当前采集时刻的第一飞行参数以及飞行速度变化量和飞行高度变化量，确定下一采集时刻所对应的第二飞行参数。

对于某个采集时刻（即当前采集时刻），在已知当前采集时刻的飞行速度V’和飞行高度H’并确定决定下一采集时刻的第一时间间隔t后，即可将当前采集时刻经过t后的时刻确定为下一采集时刻，并基于t、预设最大水平加速度和预设最大垂直加速度/>计算出无人机的飞行速度变化量/>以及无人机的飞行高度变化量；之后计算出下一采集时刻的飞行速度/>以及下一采集时刻的飞行高度/>。

作为一种可能的实施方式，上述无人机航测作业方法还可以包括：基于所述待航测区域所对应全部采集时刻的航测数据，确定所述无人机的最终航测数据集。

示例性地，可获取待航测区域所对应每相邻两采集时刻的航测数据之间的第三重合度，并将第三重合度在预设重合度范围内的全部或部分航测数据组成最终航测数据集。

接续前例，在通过无人机的设备采集得到待航测区域的全部航测数据后，可分别获取每相邻两采集时刻的航测数据之间的重合度，进而根据重合度筛选出重合度在预设重合度范围内的航测数据组成最终航测数据集，从而保证最终航测数据集中任意相邻两采集时刻的航测数据均满足无人机航测要求。

作为一种可能的实施方式，上述无人机航测作业方法还可以包括：

步骤a，建立云台的姿态矩阵；其中，上述姿态矩阵中的每个元素为云台的相应姿态，且上述姿态矩阵中的每个元素各自具有相应的姿态排序。

步骤b，从姿态矩阵中获取云台在当前采集时刻所对应待设置姿态及其当前姿态排序，并判断当前姿态排序是否为姿态矩阵的最末姿态排序。

步骤c，若当前姿态排序为姿态矩阵的最末姿态排序，则从姿态矩阵中选取具有最小姿态排序的元素作为下一姿态。

步骤d，若当前姿态排序不为姿态矩阵的最末姿态排序，则从姿态矩阵中选取具有下一姿态排序的元素作为下一姿态。

采用上述步骤a至上述步骤d中建立姿态矩阵并从姿态排序从姿态矩阵中依次选取姿态的操作方式，能够实现无人机在连续多个采集时刻通过设备采集到云台连续摆动至不同姿态的航测数据，进而提高无人机航测作业过程中控制云台摆动至不同姿态的连续性、全面性和高效性，从而保证所得到航测数据充分满足待航测区域的无人机航测要求。

由于在实际应用过程中可根据所需航测数据内容选择合适的设备进行航测数据采集，例如，选择激光雷达采集激光点云形式的航测数据，选择相机采集航测影像形式的航测数据，因而本文中所提及的航测数据以及用于进行航测数据采集的设备可根据实际航测需求自行选择，对此不进行限定。

为了便于理解，在此以相机采集航测影像的无人机航测作业场景为例对上述无人机航测作业方法进行示例性描述如下。

参见图2所示，上述无人机航测作业方法可按照以下操作方式进行：

第一步，预设无人机航测的需求参数以及无人机的默认飞行参数，并控制无人机以默认飞行参数飞行到测绘区域需要测量的起点位置，准备进行航测影像采集。

其中，需求参数可以包括测绘区域（即测绘区域的卫星坐标范围）、预设分辨率、预设重叠率（即预设重合度，也即预设重叠度）等，默认飞行参数可以包括默认飞行高度和默认飞行速度。

例如，可控制无人机以默认飞行高度H和默认飞行速度V飞行到起点位置，准备由通过云台安装在无人机上的相机进行航测影像采集。

第二步，基于需求参数和默认飞行参数，控制无人机在飞行过程中通过相机进行航测影像的实时采集。

接续前例，可预先划分出云台的多个姿态角（如45度、90度、120度、135度、150度等），并建立无人机云台的姿态角矩阵G，G中的每个元素各自为一个姿态角且G中的每个元素各自具有相应的姿态角序号（如1，2，…，N，其中N为最大姿态角序号），为了便于描述，可直接用姿态角序号来表示姿态角；在无人机以默认飞行高度H和默认飞行速度V飞行到起点位置后，从G中选取第一姿态角E1以控制云台摆动到E1，进而通过相机采集此时的影像PIC1，并计算影像PIC1的中心位置与云台质心之间的直线距离L1；控制无人机从起点位置继续以H和V飞行，在经过时间间隔t后的时刻，从G中选取下一姿态角（即第二姿态角）E2以控制云台摆动到E2，进而通过相机采集此时的影像PIC2，并计算影像PIC2的中心位置与云台质心之间的直线距离L2，以及按照以下公式计算出此时无人机的对地高度（即飞行高度）：

其中，Ka为置信度因子（取值大于0且小于1），为基于SIFT算法求出的PIC1与PIC2之间的重叠率；

之后计算与预设重叠率OLP之间的误差Perr；若Perr在预设范围内，则可继续沿用当前已知的t作为当前采集时刻与下一采集时刻之间的时间间隔进行下一采集时刻的航测影像采集；若Perr不在预设范围内，则需要迭代更新t以对t进行优化，并在优化t的同时优化出高度增量/>与速度增量/>，迭代更新t具体可以利用以下关系式进行：

其中，为无人机的预设最大水平速度，/>和/>分别为第/>个采集时刻的飞行高度和飞行速度，/>和/>分别为高度增量和速度增量；对于第1个采集时刻（即初始采集时刻）有/>，满足/>；

对于当前采集时刻（即第个采集时刻），迭代更新t的具体操作方式可以为：首先初始化出一个t使得由t计算出的/>满足/>，再计算出，并把/>与/>分别叠加到H与V上以将叠加后得到的飞行高度（即/>）和飞行速度（即/>）作为飞行参数，进而控制无人机从当前时刻所对应采集位置继续以/>和/>飞行至下一采集时刻所对应采集位置并控制摆动至下一姿态以及控制相机采集得到当前采集时刻经过t后的时刻（可认为是下一采集时刻）的航测影像，之后计算当前采集时刻的航测影像与下一采集时刻的航测影像之间的重叠度/>并计算与OLP之间的误差/>；在迭代更新t过程中每次更新t后均计算/>和/>并采集下一采集时刻的航测影像以及计算/>和/>，直至计算出的满足/>且/>在预设范围内，停止更新t并将此时得到的t作为当前采集时刻与下一采集时刻之间的之间间隔；虽然在迭代更新t过程中每次更新t后均可通过无人机的相机采集到相应采集时刻的航测影像，但只有最后一次更新t后所对应采集时刻的航测影像满足航测要求（即所对应重叠度与OLP之间的误差在预设范围内），满足航测要求的航测影像可由相邻两采集时刻的航测影像之间的重叠度筛选出来。

参见图2所示，在上述第二步中，持续优化当前采集时刻与下一采集时刻之间的时间间隔，同时持续优化无人机从当前采集位置飞行至下一采集时刻所用的飞行参数，并在无人机每次飞行至相应采集位置时均从G中选取相应元素（即姿态角）以控制云台摆动到相应姿态角。参见图2所示，在每次从G中选取元素时，首先判断元素的姿态序号g是否大于最大姿态序号N，若g大于最大姿态序号N，则选取G中姿态角1（即g=1的元素）作为当前采集时刻将要控制云台摆动到的姿态角，若g不为N，则选取G中姿态角g+1作为当前采集时刻将要控制云台摆动到的姿态角。

参见图2所示，还可在上述第二步中每次采集航测影像时记录云台位姿Ag以及通过激光测距方式得到的航测影像中心位置与云台之间的直线距离Lg，以便在上述第二步完成后可利用得到不同采集时刻的云台位姿和直线距离进行无人机航测作业轨迹的分析。

采用上述无人机航测作业方法，无需提前进行规划航线的复杂计算，无人机会以合适的飞行高度和飞行速度飞行至不同采集位置并以相应云台姿态角进行设备的航测数据采集，提高了航测的效率和准确性。

基于上述无人机航测作业方法，本发明实施例还提供一种无人机航测作业装置，参见图3所示，该装置可以包括以下模块：

第一确定模块302，用于确定待航测区域以及所述无人机的初始飞行参数；其中，所述初始飞行参数包括初始飞行高度和初始飞行速度。

初始采集模块304，用于控制所述无人机按照所述初始飞行参数飞行至所述待航测区域的起点位置，设置所述云台为初始姿态并控制所述设备采集所述起点位置的初始航测数据。

实时采集模块306，用于基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制所述无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集下一采集时刻的航测数据；其中，初始采集时刻与所述初始飞行参数、所述起点位置、所述初始姿态和所述初始航测数据对应。

本发明实施例提供的一种无人机航测作业装置，仅需要已知待航测区域以及无人机的初始飞行参数即可进行无人机的实时航测作业，并在实时航测作业过程中调整不同采集时刻的无人机飞行参数和云台姿态进行航测数据的采集，相比于现有无人机航测作业方式无需提前进行规划航线的复杂计算，且无人机在飞行过程中所受外界环境干扰不会影响航测数据成果，可大幅度节约无人机航测作业的时间，提高测绘精准度。

上述实时采集模块306还可以用于：确定所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据之间的第一重合度；确定所述设备在上一采集时刻所采集航测数据的中心位置与所述云台之间的直线距离；基于所述第一重合度和所述直线距离以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

上述实时采集模块306还可以用于：基于所述第一重合度、所述直线距离和所述第一飞行参数以及所述无人机的预设最大飞行加速度和预设最大飞行速度，确定所述当前采集时刻与下一采集时刻之间的第一时间间隔；基于所述第一时间间隔、所述预设最大飞行加速度以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

上述实时采集模块306还可以用于：若所述第一重合度不在预设重合度范围内，则确定初始时间间隔，并基于所述最大飞行速度和所述第一飞行参数对所述初始时间间隔进行迭代更新，直至所述设备分别在最后一次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度在所述预设重合度范围内，停止更新并将最后一次更新结果作为所述第一时间间隔；其中，每次更新所述初始时间间隔后，控制所述无人机按照第一飞行参数飞行至该次更新结果所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集该次更新结果所对应采集时刻的航测数据，以及确定所述设备分别在该次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度。

上述实时采集模块306还可以用于：若所述第一重合度在预设重合度范围内，则将当前采集时刻与上一采集时刻之间的第二时间间隔作为所述第一时间间隔。

上述预设最大飞行加速度可以包括预设最大水平加速度和预设最大垂直加速度；基于此，上述实时采集模块306还可以用于：将所述当前采集时刻经过所述第一时间间隔后的时刻确定为下一采集时刻；基于所述第一时间间隔、所述预设最大水平加速度和所述预设最大垂直加速度，确定所述无人机的飞行速度变化量和飞行高度变化量；基于当前采集时刻的第一飞行参数以及所述飞行速度变化量和所述飞行高度变化量，确定下一采集时刻所对应的第二飞行参数。

基于上述图3所示的无人机航测作业装置，本发明实施例还提供另一种无人机航测作业装置，参见图4所示，该装置还可以包括：

第二确定模块308，用于基于所述待航测区域所对应全部采集时刻的航测数据，确定所述无人机的最终航测数据集。

建立模块310，用于建立所述云台的姿态矩阵；其中，所述姿态矩阵中的每个元素为所述云台的相应姿态，且所述姿态矩阵中的每个元素各自具有相应的姿态排序。

获取判断模块312，用于从所述姿态矩阵中获取所述云台在当前采集时刻所对应待设置姿态及其当前姿态排序，并判断当前姿态排序是否为所述姿态矩阵的最末姿态排序。

选取模块314，用于：若当前姿态排序为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有最小姿态排序的元素作为下一姿态；若当前姿态排序不为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有下一姿态排序的元素作为下一姿态。

上述第二确定模块308还可以用于：获取所述待航测区域所对应每相邻两采集时刻的航测数据之间的第三重合度，并将第三重合度在预设重合度范围内的全部或部分航测数据组成所述最终航测数据集。

本发明实施例所提供的无人机航测作业装置，其实现原理及产生的技术效果和前述无人机航测作业方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人机航测作业方法，其特征在于，所述无人机上通过云台安装有用于进行航测数据采集的设备；所述方法包括：

确定待航测区域以及所述无人机的初始飞行参数；其中，所述初始飞行参数包括初始飞行高度和初始飞行速度；

控制所述无人机按照所述初始飞行参数飞行至所述待航测区域的起点位置，设置所述云台为初始姿态并控制所述设备采集所述起点位置的初始航测数据；

基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制所述无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集下一采集时刻的航测数据；其中，初始采集时刻与所述初始飞行参数、所述起点位置、所述初始姿态和所述初始航测数据对应；

所述方法还包括：

建立所述云台的姿态矩阵；其中，所述姿态矩阵中的每个元素为所述云台的相应姿态，且所述姿态矩阵中的每个元素各自具有相应的姿态排序；

从所述姿态矩阵中获取所述云台在当前采集时刻所对应待设置姿态及其当前姿态排序，并判断当前姿态排序是否为所述姿态矩阵的最末姿态排序；

若当前姿态排序为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有最小姿态排序的元素作为下一姿态；

若当前姿态排序不为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有下一姿态排序的元素作为下一姿态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，包括：

确定所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据之间的第一重合度；

确定所述设备在上一采集时刻所采集航测数据的中心位置与所述云台之间的直线距离；

基于所述第一重合度和所述直线距离以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一重合度和所述直线距离以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，包括：

基于所述第一重合度、所述直线距离和所述第一飞行参数以及所述无人机的预设最大飞行加速度和预设最大飞行速度，确定所述当前采集时刻与下一采集时刻之间的第一时间间隔；

基于所述第一时间间隔、所述预设最大飞行加速度以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一重合度、所述直线距离和所述第一飞行参数以及所述无人机的预设最大飞行加速度和预设最大飞行速度，确定所述当前采集时刻与下一采集时刻之间的第一时间间隔，包括：

若所述第一重合度不在预设重合度范围内，则确定初始时间间隔，并基于所述最大飞行速度和所述第一飞行参数对所述初始时间间隔进行迭代更新，直至所述设备分别在最后一次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度在所述预设重合度范围内，停止更新并将最后一次更新结果作为所述第一时间间隔；其中，每次更新所述初始时间间隔后，控制所述无人机按照第一飞行参数飞行至该次更新结果所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集该次更新结果所对应采集时刻的航测数据，以及确定所述设备分别在该次更新结果所对应采集时刻和当前采集时刻采集到的航测数据之间的第二重合度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第一重合度在预设重合度范围内，则将当前采集时刻与上一采集时刻之间的第二时间间隔作为所述第一时间间隔。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设最大飞行加速度包括预设最大水平加速度和预设最大垂直加速度；基于所述第一时间间隔、所述预设最大飞行加速度以及当前采集时刻的第一飞行参数，确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，包括：

将所述当前采集时刻经过所述第一时间间隔后的时刻确定为下一采集时刻；

基于所述第一时间间隔、所述预设最大水平加速度和所述预设最大垂直加速度，确定所述无人机的飞行速度变化量和飞行高度变化量；

基于当前采集时刻的第一飞行参数以及所述飞行速度变化量和所述飞行高度变化量，确定下一采集时刻所对应的第二飞行参数。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述待航测区域所对应全部采集时刻的航测数据，确定所述无人机的最终航测数据集。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述待航测区域所对应全部采集时刻的航测数据，确定所述无人机的最终航测数据集，包括：

获取所述待航测区域所对应每相邻两采集时刻的航测数据之间的第三重合度，并将第三重合度在预设重合度范围内的全部或部分航测数据组成所述最终航测数据集。

9.一种无人机航测作业装置，其特征在于，所述无人机上通过云台安装有用于进行航测数据采集的设备；所述装置包括：

第一确定模块，用于确定待航测区域以及所述无人机的初始飞行参数；其中，所述初始飞行参数包括初始飞行高度和初始飞行速度；

初始采集模块，用于控制所述无人机按照所述初始飞行参数飞行至所述待航测区域的起点位置，设置所述云台为初始姿态并控制所述设备采集所述起点位置的初始航测数据；

实时采集模块，用于基于所述设备分别在当前采集时刻和上一采集时刻采集到的航测数据以及当前采集时刻的第一飞行参数确定下一采集时刻及其所对应的第二飞行参数，控制所述无人机按照第二飞行参数飞行至下一采集时刻所对应的采集位置，设置所述云台为下一姿态并控制所述设备采集下一采集时刻的航测数据；其中，初始采集时刻与所述初始飞行参数、所述起点位置、所述初始姿态和所述初始航测数据对应；

所述装置还包括：

建立模块，用于建立所述云台的姿态矩阵；其中，所述姿态矩阵中的每个元素为所述云台的相应姿态，且所述姿态矩阵中的每个元素各自具有相应的姿态排序；

获取判断模块，用于从所述姿态矩阵中获取所述云台在当前采集时刻所对应待设置姿态及其当前姿态排序，并判断当前姿态排序是否为所述姿态矩阵的最末姿态排序；

选取模块，用于：若当前姿态排序为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有最小姿态排序的元素作为下一姿态；若当前姿态排序不为所述姿态矩阵的最末姿态排序，则从所述姿态矩阵中选取具有下一姿态排序的元素作为下一姿态。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，用于存储为权利要求1至8任一项所述方法所用的计算机软件指令。