本發(fā)明涉及一種無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字化城市建設(shè)、安防、森林防火等需求，需要通過航拍的方式構(gòu)建三維地理信息圖。無人機由于輕便靈活、編程能力強、環(huán)境要求低等優(yōu)點，可以做到隨時需要隨時起飛?，F(xiàn)有的三維地理信息繪制，需要專業(yè)的具備低空飛行資質(zhì)的人員、飛機值飛，并通過復(fù)雜的錄、攝像設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集。

整個過程對人員要求，天氣狀況要求很高；而且由于較多的人機交互，不確定性因素較多，采集精度差，實時性差。

進一步，此種繪制方法往往需要先采集后處理的方式，對于某些特定場景、突發(fā)事件應(yīng)對需要實時構(gòu)建系統(tǒng)時，不能滿足應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，基于無人機的維護簡單，適用性強，強大的可編程特性，精確的數(shù)字處理能力等，提供一種無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)，包括地面站交互系統(tǒng)，拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，gps，角速度/加速度傳感器，電機驅(qū)動，云臺控制和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，所述地面站交互系統(tǒng)通過無線網(wǎng)與地面站通訊，所述地面站與無人機之間通過所述高速數(shù)據(jù)傳輸通道來傳輸數(shù)據(jù)。

根據(jù)上述所述的無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

步驟1）無人機在測繪區(qū)域上空飛行，在規(guī)劃的采集點懸停；

步驟2）通過云臺調(diào)節(jié)攝像頭指向，進行拍照，獲取地理測繪所需重合度的圖片；

步驟3）獲取采集點的無人機gps，高度信息；

步驟4）將圖片數(shù)據(jù)以及地理信息通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)降孛嬲荆?/p>

步驟5）地面站獲取該信息后，根據(jù)三維重建算法，實時運算并在本地顯示屏中顯示；

步驟6）隨著飛行區(qū)域的覆蓋，地面站將實時重建出完整的三維地理信息。

本發(fā)明的有益效果:

本發(fā)明通過對待測區(qū)域的路徑規(guī)劃，實現(xiàn)了自動化的圖像與位置信息的實時采集；進一步，通過實時傳輸系統(tǒng)，地面站可實時運算并構(gòu)建三維地理信息圖；具體表現(xiàn)在針對指定的區(qū)域，可選擇不同的測繪模式，實現(xiàn)自主的飛行測繪；同時，借助數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，可實時將信息傳遞到地面控制系統(tǒng)；由地面系統(tǒng)根據(jù)采集的圖像，gps信息，高度信息等進行擬合，實時構(gòu)建待測區(qū)域的三維信息。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的無人機數(shù)據(jù)采集示意圖；

圖3是本發(fā)明的無人機測繪路徑規(guī)劃手動模式示意圖；

圖4是本發(fā)明的無人機測繪路徑規(guī)劃自動模式示意圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。

參照圖1所示，一種無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)，包括地面站交互系統(tǒng)，拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，gps，角速度/加速度傳感器，電機驅(qū)動，云臺控制和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，所述地面站交互系統(tǒng)通過無線網(wǎng)與地面站通訊，所述地面站與無人機之間通過所述高速數(shù)據(jù)傳輸通道來傳輸數(shù)據(jù)。

速度、加速度傳感器：檢測當(dāng)前三維速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析

角速度、加速度傳感器：檢測當(dāng)前三維角速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析

gps:與衛(wèi)星通信，獲得當(dāng)前地理位置信息，

電機驅(qū)動：驅(qū)動電機，完成位移或者姿態(tài)調(diào)整

云臺控制，用來控制攝像頭的轉(zhuǎn)向，用以控制拍攝系統(tǒng)定向拍攝

地面站交互系統(tǒng)：用以與地面站無線通訊，實現(xiàn)任務(wù)的接收，飛行狀態(tài)查詢等低密度數(shù)據(jù)通訊

拍攝系統(tǒng)：用以在飛行過程中執(zhí)行定點拍攝任務(wù)

高速數(shù)據(jù)傳輸通道：用以進行采集圖像的實時回傳地面站。

如圖2所示，根據(jù)上述所述的無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

步驟1）無人機在測繪區(qū)域上空飛行，在規(guī)劃的采集點懸停；

步驟2）通過云臺調(diào)節(jié)攝像頭指向，進行拍照，獲取地理測繪所需重合度的圖片；

步驟3）獲取采集點的無人機gps，高度信息；

步驟4）將圖片數(shù)據(jù)以及地理信息通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)降孛嬲荆?/p>

步驟5）地面站獲取該信息后，根據(jù)三維重建算法，實時運算并在本地顯示屏中顯示(此中，根據(jù)圖片像素，采集高度等信息進行三維重建屬于公開的算法，不在本發(fā)明中)；

步驟6）隨著飛行區(qū)域的覆蓋，地面站將實時重建出完整的三維地理信息。

如圖3所示，一個典型的手動測繪模式：

在地面站控制臺，可以基于平面地圖選擇飛行軌跡，飛行高度，拍照點，鏡頭指向等；完成配置后，將詳細的任務(wù)信息通過地面站控制系統(tǒng)發(fā)送給無人機；無人機接收任務(wù)后，起飛并按照預(yù)設(shè)的路徑進行測試。

如圖4所示，一個改進型的自動測繪模式：

只需要在地面站上設(shè)定好測繪區(qū)域邊緣信息（圖中以規(guī)則方形示意），無人機自動進行路徑規(guī)劃，保障采集圖片的重合度滿足三維重建算法需求。此種模式對于區(qū)域廣，時間緊急的飛行測繪模式極其適用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無人機實時三維地理測繪系統(tǒng)，包括地面站交互系統(tǒng)，拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機驅(qū)動，云臺控制和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，所述地面站交互系統(tǒng)通過無線網(wǎng)與地面站通訊，所述地面站與無人機之間通過所述高速數(shù)據(jù)傳輸通道來傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對待測區(qū)域的路徑規(guī)劃，實現(xiàn)了自動化的圖像與位置信息的實時采集；進一步，通過實時傳輸系統(tǒng)，地面站可實時運算并構(gòu)建三維地理信息圖。

技術(shù)研發(fā)人員：丁軍;馮翼;王猛
受保護的技術(shù)使用者：蘇州光之翼智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.21
技術(shù)公布日：2017.07.07