本實用新型涉及空間測繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在空間測繪領(lǐng)域中，通常采用全站儀測量，其主要原理是在設(shè)定好的基準(zhǔn)點上向散放物使用全站儀，全站儀攜帶的激光測距儀和角度儀，收集測量物的標(biāo)記點數(shù)據(jù)，然后發(fā)回計算機(jī)生成模擬散放物堆積模型，通過計算演示推導(dǎo)出散放物體積。

采用全站儀測量的方式存在的以下問題和缺點：

（1）主要問題在于測量散放物的體積時，需要先圍繞散放物設(shè)置基準(zhǔn)點，然后在基準(zhǔn)點上依次使用全站儀掃描取點。對于固定場所的要求很高，一旦基準(zhǔn)點的位置發(fā)生改變，需要重新測定基準(zhǔn)點的位置才能使后臺計算軟件正確模擬數(shù)據(jù)信息。在測量精度方面，現(xiàn)有技術(shù)的取點數(shù)量較少，受限于地面視野的狹小，一旦測量物的中心出現(xiàn)凹陷，測量儀器不能有效的獲取正確測量點，從而導(dǎo)致測量精度的大打折扣。測量成本方面，現(xiàn)有技術(shù)需要多點多次測量，對于大型場地測量來說，人員需要全程攜帶測量設(shè)備運動。

（2）測量前準(zhǔn)備工作復(fù)雜，需要進(jìn)行散放物的整形操作，增加測量成本的投入。測量精度受限于基準(zhǔn)點上采集標(biāo)記點的數(shù)量。測量過程繁瑣，需要實際測量人員多次安放測量設(shè)施。實際測量精度會受到測量場地的限制，對于有遮擋物的測量場地，抗干擾能力差。在測量結(jié)果生成后，無法進(jìn)行人工復(fù)檢審核。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合精確的三維掃描與精準(zhǔn)空間定位技術(shù)，在散放物體積測量中，突破地面限制，將測量模塊帶到空中，改變原有的測量方式從根本上提高測量精度、節(jié)約測量成本、降低測量時間。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：一種結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)，其特征在于包括空間掃描子系統(tǒng)、地面定位子系統(tǒng)和控制管理子系統(tǒng)，所述空間掃描子系統(tǒng)包括掃描模塊和控制單元，掃描模塊豎直向下對準(zhǔn)地面測量物頂部，采集所在位置下對準(zhǔn)的掃描數(shù)據(jù)信息；所述地面定位子系統(tǒng)包括定位模塊和控制單元，定位模塊鎖定并定位空中標(biāo)記的空間位置數(shù)據(jù)信息；所述控制管理子系統(tǒng)包括具有智能終端的顯示模塊，測量目標(biāo)物頂部采集點空間坐標(biāo)的顯示、標(biāo)記位置掃描信息計算、顯示、歷史記錄及數(shù)據(jù)分享；所述空間掃描子系統(tǒng)、地面定位子系統(tǒng)和控制管理子系統(tǒng)均包括傳輸模塊和供電模塊，其中傳輸模塊用于保持三個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實時傳輸；所述控制單元根據(jù)控制管理子系統(tǒng)發(fā)出的指令控制空間掃描子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集作業(yè)；供電模塊為三個子系統(tǒng)提供交流或電池供電。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述空間掃描子系統(tǒng)包括無人機(jī)、球體和掃描探測設(shè)備，其中無人機(jī)下方固定懸掛具有標(biāo)記的球體，球體下方設(shè)置掃描探測設(shè)備，無人機(jī)攜帶球體和掃描探測設(shè)備在空間中移動。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述掃描探測設(shè)備包括由可調(diào)激光測距探頭組成的掃描探頭陣列，掃描探頭陣列設(shè)置于載板上，在載板上留有每個可調(diào)激光測距探頭的獨立轉(zhuǎn)動空間，每個可調(diào)激光測距探頭在其獨立轉(zhuǎn)動空間內(nèi)左右和前后擺動。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述可調(diào)激光測距探頭平行等距排列形成掃描探頭陣列，可調(diào)激光測距探頭與載板之間為球面配合，可調(diào)激光測距探頭在載板內(nèi)繞球心轉(zhuǎn)動，在可調(diào)激光測距探頭下方設(shè)有角度控制裝置。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述角度控制裝置包括左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位于掃描探頭陣列下方，其控制每個可調(diào)激光測距探頭繞球心在左右方向擺動角度，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位于左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下方，其控制每行可調(diào)激光測距探頭繞球心在前后方向擺動角度；前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過位于兩端的固定夾頭，固定支撐于底部的水平支撐臺上。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括左調(diào)節(jié)電機(jī)、右調(diào)節(jié)電機(jī)和皮帶輪，其中其中皮帶輪位于每個可調(diào)激光測距探頭下方，并且由皮帶輪驅(qū)動可調(diào)激光測距探頭繞球心擺動；掃描探頭陣列分為左半部分和右半部分，其中左半部分和右半部分掃描探頭陣列的皮帶輪通過皮帶依次串接，形成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，左半部分和右半部分的可調(diào)激光測距探頭作為一組，同方向擺動，左半部分的可調(diào)激光測距探頭由位于左端的左調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動，右半部分的可調(diào)激光測距探頭由位于右端的右調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動；左調(diào)節(jié)電機(jī)和右調(diào)節(jié)電機(jī)之間設(shè)有同步器；相鄰兩個皮帶輪之間的傳動比保持不變，同一行內(nèi)的可調(diào)激光測距探頭，其左右擺動角度由兩端向中間依次減小。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定一行可調(diào)激光測距探頭的橫向單列載板，橫向單列載板的下表面設(shè)有與之嚙合的齒輪，其中位于前半部分的可調(diào)激光測距探頭下方的齒輪為前擺齒輪，位于后半部分的可調(diào)激光測距探頭下方的齒輪為后擺齒輪，在前擺齒輪和后擺齒輪之間設(shè)有兩個相互嚙合的中間輪，兩個中間輪分別于前擺齒輪和后擺齒輪嚙合，其中后擺齒輪與前后調(diào)節(jié)電機(jī)之間皮帶傳動。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有左右角度傳感器，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有前后角度傳感器，左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過掃描控制器來調(diào)整轉(zhuǎn)動角度，左右角度傳感器和前后角度傳感器采集轉(zhuǎn)動角度反饋至掃描控制器。

對上述方案作進(jìn)一步限定，所述地面定位子系統(tǒng)包括測距探頭陣列、裝載測距探頭陣列的修正云臺以及固定用三腳架，測距探頭陣列設(shè)置于激光探頭載板上，激光探頭載板下表面中部俯仰轉(zhuǎn)軸，激光探頭載板可繞俯仰轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，俯仰轉(zhuǎn)軸兩端固定于豎直支柱上，豎直支柱固定于水平轉(zhuǎn)臺表面，水平轉(zhuǎn)臺與支撐三腳架通過水平轉(zhuǎn)軸連接；還包括俯仰角度傳感器、水平角度傳感器、俯仰驅(qū)動電機(jī)、水平驅(qū)動電機(jī)和定位控制器，其中俯仰角度傳感器固定于俯仰轉(zhuǎn)軸上，俯仰轉(zhuǎn)軸通過俯仰驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，水平角度傳感器固定于水平轉(zhuǎn)臺上，豎直支柱通過水平驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，定位控制器控制俯仰驅(qū)動電機(jī)和水平驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速及啟停，俯仰角度傳感器和水平角度傳感器分別采集激光探頭載板和水平轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度，并把數(shù)值反饋至定位控制器。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

（1）本實用新型中的結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)，精確的三維掃描與精準(zhǔn)空間定位技術(shù)，在散放物體積測量中，突破地面限制，將測量模塊帶到空中，改變原有的測量方式從根本上提高測量精度、節(jié)約測量成本、降低測量時間；

（2）本實用新型在測量精度方面，激光云臺鎖定定位模塊的使用，使空間定位精度達(dá)到毫米級?？罩惺褂萌S測距掃描模塊，散放物上標(biāo)記點采集數(shù)量得到極大提高；

（3）散放物體積測量無人機(jī)與傳統(tǒng)全站儀測量，對于使用空中視角，打破堆放物需要測量前整形成規(guī)則幾何形狀的傳統(tǒng)手段，無需整形，直接從空中俯拍，消除地面視野的阻礙，節(jié)約測量成本；

（4）本法明中的無人機(jī)的使用，使測量過程變得輕松自如。不再需要人抗設(shè)備到處取點，只需要將無人機(jī)起飛，飛越過測量物上空，即完成測量作業(yè)，省去了測量前需準(zhǔn)備的規(guī)則整形作業(yè)，有效提升測量效率、節(jié)約測量成本，方便快捷、有效降低測量時間；

（5）本實用新型打破地面局限，在空中俯拍測量，大大提升測量采點數(shù)量，極大提升測量精度，使用飛行無人機(jī)，減少人員勞動節(jié)約測量成本?？罩幸曇伴_闊消除地面視線遮擋帶來的誤差。無人機(jī)自由度高，復(fù)雜地貌狀況不會受到限制。節(jié)約測前整形準(zhǔn)備成本，快速便捷。無需提前設(shè)置測量基準(zhǔn)點，隨設(shè)隨測簡單快捷。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實用新型中結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)組成框架圖；

圖2是本實用新型中空間掃描子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是本實用新型中掃描探測設(shè)備的信號傳輸流程圖；

圖4是本實用新型中測距探頭陣列圖；

圖5是圖4中A-A剖視圖；

圖6是圖4中B-B旋轉(zhuǎn)剖視圖；

圖7是本實用新型中地面定位子系統(tǒng)信號傳輸流程圖；

圖8是地面定位子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、測距探頭陣列，2、修正云臺，2-1、俯仰轉(zhuǎn)軸、2-2、豎直支柱，2-3、水平轉(zhuǎn)臺，2-4、水平轉(zhuǎn)軸，2-5、俯仰角度傳感器，2-6、水平角度傳感器，2-7、俯仰驅(qū)動電機(jī)，2-8、水平驅(qū)動電機(jī)，3、三腳架，4、球體，5、無人機(jī)，6、掃描探測設(shè)備，6-1、可調(diào)激光測距探頭，6-2、載板，6-3、固定夾頭，6-4、水平支撐臺， 6-7、左右角度傳感器，6-8、前后角度傳感器，6-10、右調(diào)節(jié)電機(jī)，6-11、左調(diào)節(jié)電機(jī)，6-12、皮帶輪，6-13、前后調(diào)節(jié)裝置，6-14、橫向單列載板，6-15、前擺齒輪，6-16、中間輪，6-17、后擺齒輪，6-18、前后調(diào)節(jié)電機(jī)；7、飛行控制器，8、時間同步器，9、掃描結(jié)果顯示器，10、定位控制器，11、掃描控制器。

具體實施方式

附圖1為結(jié)合空間定位掃描及智能終端的空間測繪系統(tǒng)的組成框架圖，該框架圖中包括空間掃描子系統(tǒng)、控制管理子系統(tǒng)和地面定位子系統(tǒng)，控制管理子系統(tǒng)作為媒介，把空間掃描子系統(tǒng)和地面定位子系統(tǒng)聯(lián)系在一起，形成數(shù)據(jù)信息的交換傳遞。其中，空間掃描子系統(tǒng)包括掃描模塊和控制單元，掃描模塊豎直向下對準(zhǔn)地面測量物頂部，采集所在位置下對準(zhǔn)目標(biāo)的掃描數(shù)據(jù)信息；地面定位子系統(tǒng)包括定位模塊和控制單元，定位模塊鎖定并定位空中帶有標(biāo)記的空間位置數(shù)據(jù)信息；控制管理子系統(tǒng)包括具有智能終端的顯示模塊，作為中間過渡模塊，可實現(xiàn)測量目標(biāo)物頂部采集點空間坐標(biāo)的顯示、標(biāo)記位置掃描信息計算、顯示、歷史記錄及數(shù)據(jù)分享。空間掃描子系統(tǒng)、地面定位子系統(tǒng)和控制管理子系統(tǒng)均包括傳輸模塊和供電模塊，其中傳輸模塊用于保持三個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實時傳輸；控制單元根據(jù)控制管理子系統(tǒng)發(fā)出的指令控制空間掃描子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集作業(yè)；供電模塊為三個子系統(tǒng)提供交流或電池供電。

根據(jù)以上三個子系統(tǒng)的功能性陳述，其主要結(jié)構(gòu)如下：空間掃描子系統(tǒng)主要由無人機(jī)5、帶有標(biāo)記的球體4和掃描探測設(shè)備組成，地面定位子系統(tǒng)主要由測距探頭陣列1、修正云臺2和三腳架3組成。

本實用新型中空間測繪系統(tǒng)的工作原理為使用設(shè)有載具的無人機(jī)5裝載掃描探測設(shè)備，掃描探測設(shè)備配合控制單元形成空中云臺，調(diào)節(jié)掃描模塊始終豎直向下對準(zhǔn)測量物頂部。地面定位子系統(tǒng)利用測距探頭陣列1配合可調(diào)整測距探頭陣列1角度的修正云臺2，實現(xiàn)測距探頭陣列1鎖定空中飛行的無人機(jī)5，監(jiān)測無人機(jī)5的空間位置信息，通過收集、返回位置與掃描信息至控制管理子系統(tǒng)，后臺計算、模擬、顯示測量物模型，使用計算公式得出測量物體積。

根據(jù)空間測繪系統(tǒng)的工作原理及功能，對空間掃描子系統(tǒng)和地面定位子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)組成如下：

如附圖2所示，空間掃描子系統(tǒng)包括無人機(jī)5、球體4和掃描探測設(shè)備6，其中無人機(jī)5下方固定懸掛具有標(biāo)記的球體4，球體4下方設(shè)置掃描探測設(shè)備6，無人機(jī)5攜帶球體4和掃描探測設(shè)備6在空間中移動。

如附圖4所示，掃描探測設(shè)備6包括由可調(diào)激光測距探頭6-1組成的掃描探頭陣列，掃描探頭陣列設(shè)置于載板6-2上，可調(diào)激光測距探頭6-1平行等距排列形成掃描探頭陣列，可調(diào)激光測距探頭6-1與載板6-2之間為球面配合，可調(diào)激光測距探頭6-1在載板6-2內(nèi)繞球心轉(zhuǎn)動，在可調(diào)激光測距探頭6-1下方設(shè)有角度控制裝置。

上述角度控制裝置調(diào)整可調(diào)激光測距探頭1的方向，使探頭陣列對準(zhǔn)標(biāo)定方向，同時配合掃描模塊完成掃描定位作業(yè)；角度控制裝置如附圖5和6所示，角度控制裝置包括左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

如附圖5所示，左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位于掃描探頭陣列下方，其控制每個可調(diào)激光測距探頭6-1繞球心在左右方向擺動角度，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位于左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下方，其控制每行可調(diào)激光測距探頭6-1繞球心在前后方向擺動角度；前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過位于兩端的固定夾頭6-3，固定支撐于底部的水平支撐臺6-4上。左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括左調(diào)節(jié)電機(jī)6-11、右調(diào)節(jié)電機(jī)6-10和皮帶輪6-12，其中其中皮帶輪6-12位于每個可調(diào)激光測距探頭6-1下方，并且由皮帶輪6-12驅(qū)動可調(diào)激光測距探頭6-1繞球心擺動；掃描探頭陣列分為左半部分和右半部分，其中左半部分和右半部分掃描探頭陣列的皮帶輪6-12通過皮帶依次串接，形成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，左半部分和右半部分的可調(diào)激光測距探頭6-1作為一組，同方向擺動，左半部分的可調(diào)激光測距探頭6-1由位于左端的左調(diào)節(jié)電機(jī)6-11驅(qū)動，右半部分的可調(diào)激光測距探頭6-1由位于右端的右調(diào)節(jié)電機(jī)6-10驅(qū)動；左調(diào)節(jié)電機(jī)6-11和右調(diào)節(jié)電機(jī)6-10之間設(shè)有同步器；相鄰兩個皮帶輪6-12之間的傳動比保持不變，同一行內(nèi)的可調(diào)激光測距探頭6-1，其左右擺動角度由兩端向中間依次減小。

如附圖6所示，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定一行可調(diào)激光測距探頭6-1的橫向單列載板6-14，橫向單列載板6-14的下表面設(shè)有與之嚙合的齒輪，其中位于前半部分的可調(diào)激光測距探頭6-1下方的齒輪為前擺齒輪6-15，位于后半部分的可調(diào)激光測距探頭6-1下方的齒輪為后擺齒輪6-17，在前擺齒輪6-15和后擺齒輪6-17之間設(shè)有兩個相互嚙合的中間輪6-16，兩個中間輪6-16分別于前擺齒輪6-15和后擺齒輪6-17嚙合，其中后擺齒輪6-17與前后調(diào)節(jié)電機(jī)6-18之間皮帶傳動。左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有左右角度傳感器6-7，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有前后角度傳感器6-8，左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過掃描控制器11來調(diào)整轉(zhuǎn)動角度，左右角度傳感器6-7和前后角度傳感器6-8采集轉(zhuǎn)動角度反饋至掃描控制器11。

附圖3為掃描探測設(shè)備的信號傳輸流程圖，探頭陣列的反饋調(diào)節(jié)，在左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有左右角度傳感器6-7，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有前后角度傳感器6-8，左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過掃描控制器11來調(diào)整轉(zhuǎn)動角度，左右角度傳感器6-7和前后角度傳感器6-8采集轉(zhuǎn)動角度反饋至掃描控制器11，這樣在前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、左右調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和掃描控制器11之間形成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)獨立運行，對載板6-2的方向進(jìn)行精確調(diào)整，根據(jù)掃描的信息，實現(xiàn)了可調(diào)激光測距探頭6-1在左右及前后轉(zhuǎn)角的反饋調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了智能控制，而且整個結(jié)構(gòu)組成簡單，控制便于實現(xiàn)，整體成本可控。

在具體操作時，為了保證左半部分和有半部分的可調(diào)激光測距探頭1的轉(zhuǎn)動角度相同，在左調(diào)節(jié)電機(jī)6-11和右調(diào)節(jié)電機(jī)6-10之間設(shè)有同步器，保證兩個電機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)角。在調(diào)整轉(zhuǎn)角后，為了保證每個可調(diào)激光測距探頭1發(fā)射的激光繼續(xù)保持均與分布，要求同組的每個可調(diào)激光測距探頭6-1旋轉(zhuǎn)角度不同，由外向內(nèi)，其旋轉(zhuǎn)角度為依次遞減，這樣要求同組相鄰兩個皮帶輪6-12之間的傳動比保持不變，傳動比控制在1:1.05左右，同一行內(nèi)的可調(diào)激光測距探頭6-1，其左右擺動角度由兩端向中間依次減小。該機(jī)構(gòu)由一個獨立驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動，使用多級傳動結(jié)構(gòu)，保持豎向探頭呈梯度性偏移。

在前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，后擺齒輪6-17位主動輪，其帶動第3行的橫向單列載板6-14擺動，實現(xiàn)整行的可調(diào)激光測距探頭1繞球心前后擺動，后擺齒輪6-17與中間輪6-16嚙合，通過兩個中間輪6-16的過渡，使前擺齒輪6-15轉(zhuǎn)動方向與后擺齒輪6-17相反，前擺齒輪6-15帶動第1行可調(diào)激光測距探頭6-1繞球心前后擺動。前擺齒輪6-15和后擺齒輪6-17齒數(shù)相同，其擺動角度相同，這樣在前后調(diào)節(jié)電機(jī)18的帶動下，實現(xiàn)了第1和3行可調(diào)激光測距探頭1前后方向擺動，第2行可調(diào)激光測距探頭6-1保持不同。若可調(diào)激光測距探頭1行數(shù)增加，可以對稱設(shè)置，通過皮帶或齒輪傳動方式，由外向內(nèi)擺動角度依次遞減，保持可調(diào)激光測距探頭6-1橫向?qū)ΨQ偏移。

附圖8為地面定位子系統(tǒng)，其具體包括測距探頭陣列1、裝載測距探頭陣列1的修正云臺2以及固定用三腳架3，測距探頭陣列1設(shè)置于激光探頭載板上，激光探頭載板下表面中部俯仰轉(zhuǎn)軸2-1，激光探頭載板可繞俯仰轉(zhuǎn)軸2-1轉(zhuǎn)動，俯仰轉(zhuǎn)軸2-1兩端固定于豎直支柱2-2上，豎直支柱2-2固定于水平轉(zhuǎn)臺2-3表面，水平轉(zhuǎn)臺2-3與支撐三腳架3通過水平轉(zhuǎn)軸2-4連接；為了控制上述地面定位子系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)部分的運動，還包括俯仰角度傳感器2-5、水平角度傳感器2-6、俯仰驅(qū)動電機(jī)2-7、水平驅(qū)動電機(jī)2-8和定位控制器10，其中俯仰角度傳感器2-5固定于俯仰轉(zhuǎn)軸2-1上，俯仰轉(zhuǎn)軸2-1通過俯仰驅(qū)動電機(jī)2-7驅(qū)動，水平角度傳感器2-6固定于水平轉(zhuǎn)臺2-3上，豎直支柱2-2通過水平驅(qū)動電機(jī)2-8驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，定位控制器10控制俯仰驅(qū)動電機(jī)2-7和水平驅(qū)動電機(jī)2-8轉(zhuǎn)速及啟停，俯仰角度傳感器2-5和水平角度傳感器2-6分別采集激光探頭載板和水平轉(zhuǎn)臺2-3的轉(zhuǎn)動角度，并把數(shù)值反饋至定位控制器10。

這樣，在俯仰驅(qū)動電機(jī)2-7、俯仰角度傳感器2-5和定位控制器10之間閉環(huán)控制系統(tǒng)，同樣在水平驅(qū)動電機(jī)2-8、水平角度傳感器2-6和定位控制器10之間也形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)獨立運行，對激光探頭載板的方向進(jìn)行精確調(diào)整，實現(xiàn)了激光測距探頭對標(biāo)記子系統(tǒng)高精度、高效率的追蹤，而且整個結(jié)構(gòu)組成簡單，控制便于實現(xiàn)，整體成本可控。

本實用新型在控制方面，采用了5個控制器，其中無人機(jī)5可以通過飛行控制器7，調(diào)整在空間中的位置；地面定位系統(tǒng)和空中掃描系統(tǒng)可通過時間同步器8完成數(shù)據(jù)同步；掃描結(jié)果顯示器9可同步顯示地面定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)和空中掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)；地面定位系統(tǒng)和空中掃描系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可同步；地面定位系統(tǒng)可通過定位控制器10開啟和關(guān)閉；地面定位系統(tǒng)可實現(xiàn)對空中掃描系統(tǒng)的鎖定定位；所述修正云臺2可以帶動測距探頭1轉(zhuǎn)動對準(zhǔn)標(biāo)記球體4在空間中的任意位置。

根據(jù)上述的工作原理及結(jié)構(gòu)組成，本系統(tǒng)在具體使用的工作過程：首先需要在測量物附近設(shè)置地面定位模塊，主要設(shè)定調(diào)平等簡單設(shè)置。無人機(jī)準(zhǔn)備完畢后，將定位模塊鎖定無人機(jī)。操縱無人機(jī)升空，檢查定位模塊運行。完成檢測工作后，無人機(jī)搭載的空中云臺調(diào)節(jié)掃描模塊豎直向下，操縱無人機(jī)在測量物頂部飛過，完成測量作業(yè)。無人機(jī)飛過測量物上空時，掃描模塊與定位模塊協(xié)調(diào)收集掃描與位置信息，發(fā)回后臺計算中心，最后顯示測量結(jié)果。

本實用新型中的設(shè)備分為空中與地面兩部分，空中部分是由無人機(jī)攜帶掃描探測設(shè)備負(fù)責(zé)空中穩(wěn)定俯拍掃描，地面部分由地面定位模塊與后臺計算中心組成，定位配合無人機(jī)部分進(jìn)行鎖定定位作業(yè)。同步定位于掃描信息發(fā)回后臺計算中心完成計算。

根據(jù)上述的工作過程，總結(jié)出給予上述系統(tǒng)的一種空間測繪方法，該方法通過如下步驟獲得測量范圍內(nèi)地面物體的體積V：

步驟S1：地面定位子系統(tǒng)對準(zhǔn)空間掃描子系統(tǒng)的標(biāo)記點，檢測到標(biāo)記點對應(yīng)系統(tǒng)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)為（a、b、c）；

步驟S2：地面定位子系統(tǒng)完成對準(zhǔn)采集，同時空間掃描子系統(tǒng)獲得掃描數(shù)據(jù)的，即測量物表面各個測量點對應(yīng)的，掃描系統(tǒng)空間對應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為(a、b、c)₁、（a、b、c）₂、……、（a、b、c）_n-1、（a、b、c）_n；

步驟S3：控制管理子系統(tǒng)根據(jù)傳輸?shù)目臻g掃描子系統(tǒng)標(biāo)記點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，及測量物表面點對應(yīng)掃描系統(tǒng)空間對應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，得出測量物表面各個測量點對應(yīng)的系統(tǒng)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x、y、z）₁、（x、y、z）₂、……、（x、y、z）_n-1、（x、y、z）_n；

步驟S4：對應(yīng)系統(tǒng)坐標(biāo)的底面平面分割成底面積相同的標(biāo)準(zhǔn)平面，面積為s；

步驟S5：控制管理子系統(tǒng)根據(jù)已收集到的測量物表面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)平面坐標(biāo)單位面積的體積v，v=s×z；

步驟S6：累加所有的坐標(biāo)單位的體積v，獲得測量范圍內(nèi)地面物體的總體積V，V=v₁+v₂+……+v_n-1+v_n。

下面根據(jù)上述方法，以200*200米場地測量散放沙堆為例來進(jìn)行說明：地面定位模塊安放在需要測量場地的一側(cè)，調(diào)節(jié)水平衡，確定參考坐標(biāo)系。無人機(jī)攜帶掃描模塊升空，將定位模塊瞄準(zhǔn)無人機(jī)攜帶的標(biāo)志物，進(jìn)行空間位置信息的鎖定定位監(jiān)測?？罩性婆_調(diào)節(jié)掃描模塊，始終豎直向下。操作無人機(jī)飛越過測量物頂部，定位模塊與掃描模塊同步收集數(shù)據(jù)信息。發(fā)回計算中心，計算對應(yīng)參考坐標(biāo)系下的測量物模型信息，計算結(jié)果同步顯示。在測量作業(yè)完成后，可根據(jù)顯示的模擬模型進(jìn)行核查補(bǔ)漏。