CN203376646U - 基于3s技术与无人机相结合的低空遥感监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，包括：无人驾驶飞行平台、机载遥感***、机载飞行控制***和无线电遥测遥控地面站；其中，所述机载遥感***设置在所述无人驾驶飞行平台上，所述机载飞行控制***也设置在所述无人驾驶飞行平台上；所述机载遥感***与所述机载飞行控制***通信连接；所述机载飞行控制***与所述无线电遥测遥控地面站通信连接。将遥感设备搭载于三维稳定平台上，从而实现三个维度控制遥感设备的拍摄角度和拍摄方向，扩大了遥感设备拍摄图片的范围。
Description
技术领域
本实用新型属于遥感监测技术领域，具体涉及一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***。
背景技术
无人机具有机动快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点，因此被作为一种理想的飞行平台广泛应用于军事和民用各个领域。尤其是进入二十一世纪以后，许多国家将无人机***的研究、开发、应用置于优先发展的地位。
通过无人机搭载遥感设备，从而获取遥感影像，可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域。
但是，现有的搭载遥感设备的无人机，遥感设备通常搭载于单轴稳定平台上，无人机只能控制遥感设备一个维度的位移，具有遥感设备控制精度差的问题，从而限制了遥感设备拍摄图片的范围。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，将遥感设备搭载于三维稳定平台上，从而实现三个维度控制遥感设备的拍摄角度和拍摄方向，扩大了遥感设备拍摄图片的范围。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，包括：无人驾驶飞行平台、机载遥感***、机载飞行控制***和无线电遥测遥控地面站；其中，所述机载遥感***设置在所述无人驾驶飞行平台上，所述机载飞行控制***也设置在所述无人驾驶飞行平台上；所述机载遥感***与所述机载飞行控制***通信连接；所述机载飞行控制***与所述无线电遥测遥控地面站通信连接；
所述机载遥感***包括：任务设备控制计算机、机载遥感设备、三轴稳定平台、x轴驱动电机、y轴驱动电机、z轴驱动电机、陀螺仪和水平传感器；所述机载遥感设备固定设置在所述三轴稳定平台上；所述任务设备控制计算机的输出端分别与所述x轴驱动电机、所述y轴驱动电机和所述z轴驱动电机的输入端连接；所述x轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿x轴方向的位移；所述y轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿y轴方向的位移；所述z轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿z轴方向的位移；所述陀螺仪和所述水平传感器安装于所述三轴稳定平台上；所述陀螺仪和所述水平传感器的输入端与所述任务设备控制计算机的输入端连接。
优选的，所述机载遥感设备为面阵CCD数码相机、光学胶片相机、成像光谱仪、磁测仪和CCD摄录机中的一种或几种。
优选的，所述机载飞行控制***包括飞行控制计算机、执行机构和姿态检测设备；所述姿态检测设备的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接；所述飞行控制计算机的输出端与所述执行机构的输入端连接。
优选的，所述执行机构包括升降舵机、副翼舵机、准门舵机和伞控制机构中的一种或几种。
优选的，所述姿态检测设备包括GPS导航定位装置、姿态陀螺仪、气压高度表、磁航向传感器和转速传感器中的一种或几种。
优选的，还包括：智能电源管理***；所述智能电源管理***与所述飞行控制计算机连接。
优选的，还包括：遥测发射机和遥控接收机；所述遥测发射机的输入端与所述飞行控制计算机的输出端连接；所述遥测发射机的输出端与所述无线电遥测遥控地面站连接；所述遥控接收机的输入端与所述无线电遥测遥控地面站连接，所述遥控接收机的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接。
优选的，所述无线电遥测遥控地面站包括：综合管理控制器、副站管理控制器、人机交互设备、遥控发射天线、遥测接收天线、控制信号接收及电源管理器、切换开关和副站指令操纵器；
所述综合管理控制器和所述副站管理控制器双向连接；所述综合管理控制器分别与所述人机交互设备、所述遥控发射天线和所述遥测接收天线连接；所述控制信号接收及电源管理器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接；所述副站指令操纵器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接。
优选的，所述无线电遥测遥控地面站还包括：工控机和显示器；所述工控机分别与所述显示器和所述综合管理控制器连接。
本实用新型提供的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***具有以下优点：
(1)机载遥感设备搭载于三轴稳定平台上，通过三台驱动电机分别控制三轴稳定平台三个方向的位移，进而控制机载遥感设备三个维度的位移或俯仰角，实现遥感设备垂直成像或倾斜成像，扩大成像覆盖范围，还具有控制精度高的优点；
(2)机载遥感设备精度高，提高了拍摄图像的分辨率；
(3)机载飞行控制***安装有多类执行机构和姿态检测设备，保证了无人机飞行的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明：
结合图1，本实用新型提供一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，包括：无人驾驶飞行平台、机载遥感***、机载飞行控制***和无线电遥测遥控地面站；其中，所述机载遥感***设置在所述无人驾驶飞行平台上，所述机载飞行控制***也设置在所述无人驾驶飞行平台上；所述机载遥感***与所述机载飞行控制***通信连接；所述机载飞行控制***与所述无线电遥测遥控地面站通信连接。以下对上述主要部件分别详细介绍：
(一)无人驾驶飞行平台
气动布局合理、性能稳定的无人驾驶飞行平台是***的基本保障，无人机主要采用玻璃钢和碳纤维复合材料加工而成，具有重量轻和强度大的优点；机身为车厢形式，有较大的容积范围，便于设备的安装及使用维护，无人机的任务载荷和任务设备仓的尺寸根据遥感***的重量和尺寸设定。
(二)机载遥感***
机载遥感***用于获取遥感影像，是无人机低空遥感监测***的重要组成部分，包括：任务设备控制计算机、机载遥感设备、三轴稳定平台、x轴驱动电机、y轴驱动电机、z轴驱动电机、陀螺仪和水平传感器；所述机载遥感设备固定设置在所述三轴稳定平台上；所述任务设备控制计算机的输出端分别与所述x轴驱动电机、所述y轴驱动电机和所述z轴驱动电机的输入端连接；所述x轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿x轴方向的位移；所述y轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿y轴方向的位移；所述z轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿z轴方向的位移；所述陀螺仪和所述水平传感器安装于所述三轴稳定平台上；所述陀螺仪和所述水平传感器的输入端与所述任务设备控制计算机的输入端连接。其工作原理为：任务设备控制计算机根据无人机的位置、地速、高速、航向、姿态角以及设定的航摄比列尺和重叠度等数据，自动计算并控制相机的曝光间隔和三轴稳定平台的偏流角修正，从而保证获得高质量的遥感影像。
根据不同遥感任务的需要，***能够搭载的机载遥感设备选用面阵CCD数码相机、光学胶片相机、成像光谱仪、磁测仪和CCD摄录机中的一种或几种。其中，高分辨率面阵CCD数码相机作为优选的主要遥感设备；CCD数码相机获取的遥感影像可以直接输入到计算机中进行处理，不需要经过冲洗、印相等程序，无人机回收后可以在现场直接查看影像质量和飞行质量，从而大大提高工作效率，符合无人机低空遥感监测***实时、快速的技术特点；另外，CCD数码相机还具有体积小、重量轻，在感光度、色彩深度、载片量(存储量)方面具有技术优势。
(三)机载飞行控制***
飞行控制***用于无人机的飞行控制与任务设备管理，包括包括飞行控制计算机、执行机构和姿态检测设备三个部分，可实现对飞机姿态、高度、速度、航线的精确控制，具有遥控、程控和自主飞行三种飞行模态。
为了提高飞行控制***的可靠性，可采用网络和位总线结构。各姿态检测设备、执行机构和飞行控制计算机之间的通讯以数字化方式实现。由于用数字通道代替模拟连接，提高了信号传输的精度，增加了抗干扰能力。该结构具有可扩展性和灵活配置的能力。***可根据任务的需求增减一些典型的部件，这种结构还具有容易实现冗余技术和故障隔离等优点。
具体的，机载飞行控制***包括飞行控制计算机、执行机构和姿态检测设备；所述姿态检测设备的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接；所述飞行控制计算机的输出端与所述执行机构的输入端连接。其中，执行机构包括升降舵机、副翼舵机、准门舵机和伞控制机构中的一种或几种。姿态检测设备包括GPS导航定位装置、姿态陀螺仪、气压高度表、磁航向传感器和转速传感器中的一种或几种。
还包括：智能电源管理***；所述智能电源管理***与所述飞行控制计算机连接。
还包括：遥测发射机和遥控接收机；所述遥测发射机的输入端与所述飞行控制计算机的输出端连接；所述遥测发射机的输出端与所述无线电遥测遥控地面站连接；所述遥控接收机的输入端与所述无线电遥测遥控地面站连接，所述遥控接收机的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接。
(四)无线电遥测遥控地面站
无线电遥测遥控地面站主要用于接收飞行控制计算机返回的无人机飞行状态以及遥感设备拍摄到的遥感影像，实现飞机姿态、高度、速度、航向、方位、距离及机上电源的测量和实时显示，具有数据和图形两种显示功能，供地面人员掌握无人机和遥感设备的有关信息，并存储所有传送信息，以便随时调用复查。无线电遥测遥控地面站还用于传输地面操纵人员的指令，引导无人机按地面人员的指令飞行。
具体的，无线电遥测遥控地面站包括：综合管理控制器、副站管理控制器、人机交互设备、遥控发射天线、遥测接收天线、控制信号接收及电源管理器、切换开关和副站指令操纵器。
其中，综合管理控制器和所述副站管理控制器双向连接；所述综合管理控制器分别与所述人机交互设备、所述遥控发射天线和所述遥测接收天线连接；所述控制信号接收及电源管理器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接；所述副站指令操纵器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接。
无线电遥测遥控地面站还包括：工控机和显示器；所述工控机分别与所述显示器和所述综合管理控制器连接。
综上所述，本实用新型提供的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***具有以下优点：
(1)机载遥感设备搭载于三轴稳定平台上，通过三台驱动电机分别控制三轴稳定平台三个方向的位移，进而控制机载遥感设备三个维度的位移或俯仰角，实现遥感设备垂直成像或倾斜成像，扩大成像覆盖范围，还具有控制精度高的优点；
(2)机载遥感设备精度高，提高了拍摄图像的分辨率；
(3)机载飞行控制***安装有多类执行机构和姿态检测设备，保证了无人机飞行的安全性和可靠性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，包括：无人驾驶飞行平台、机载遥感***、机载飞行控制***和无线电遥测遥控地面站；其中，所述机载遥感***设置在所述无人驾驶飞行平台上，所述机载飞行控制***也设置在所述无人驾驶飞行平台上；所述机载遥感***与所述机载飞行控制***通信连接；所述机载飞行控制***与所述无线电遥测遥控地面站通信连接；
所述机载遥感***包括：任务设备控制计算机、机载遥感设备、三轴稳定平台、x轴驱动电机、y轴驱动电机、z轴驱动电机、陀螺仪和水平传感器；所述机载遥感设备固定设置在所述三轴稳定平台上；所述任务设备控制计算机的输出端分别与所述x轴驱动电机、所述y轴驱动电机和所述z轴驱动电机的输入端连接；所述x轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿x轴方向的位移；所述y轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿y轴方向的位移；所述z轴驱动电机用于驱动所述三轴稳定平台沿z轴方向的位移；所述陀螺仪和所述水平传感器安装于所述三轴稳定平台上；所述陀螺仪和所述水平传感器的输入端与所述任务设备控制计算机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述机载遥感设备为面阵CCD数码相机、光学胶片相机、成像光谱仪、磁测仪和CCD摄录机中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述机载飞行控制***包括飞行控制计算机、执行机构和姿态检测设备；所述姿态检测设备的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接；所述飞行控制计算机的输出端与所述执行机构的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述执行机构包括升降舵机、副翼舵机、准门舵机和伞控制机构中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述姿态检测设备包括GPS导航定位装置、姿态陀螺仪、气压高度表、磁航向传感器和转速传感器中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，还包括：智能电源管理***；所述智能电源管理***与所述飞行控制计算机连接。
7.根据权利要求3所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，还包括：遥测发射机和遥控接收机；所述遥测发射机的输入端与所述飞行控制计算机的输出端连接；所述遥测发射机的输出端与所述无线电遥测遥控地面站连接；所述遥控接收机的输入端与所述无线电遥测遥控地面站连接，所述遥控接收机的输出端与所述飞行控制计算机的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述无线电遥测遥控地面站包括：综合管理控制器、副站管理控制器、人机交互设备、遥控发射天线、遥测接收天线、控制信号接收及电源管理器、切换开关和副站指令操纵器；
所述综合管理控制器和所述副站管理控制器双向连接；所述综合管理控制器分别与所述人机交互设备、所述遥控发射天线和所述遥测接收天线连接；所述控制信号接收及电源管理器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接；所述副站指令操纵器通过所述切换开关与所述副站管理控制器连接。
9.根据权利要求8所述的基于3S技术与无人机相结合的低空遥感监测***，其特征在于，所述无线电遥测遥控地面站还包括：工控机和显示器；所述工控机分别与所述显示器和所述综合管理控制器连接。
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