一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將航空遙感圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，并生成全景遙感圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)、信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)和全景拼接處理子系統(tǒng)組成；其中，無(wú)人機(jī)搭載遙感器，用于獲取遙感信息；信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)中的信息傳輸設(shè)備用于傳輸無(wú)人機(jī)、云臺(tái)和遙感器的狀態(tài)和控制信號(hào)及下傳圖像，而地面保障設(shè)備用于運(yùn)輸、存貯系統(tǒng)設(shè)備，并為系統(tǒng)設(shè)備提供全方面的地面保障；全景拼接處理子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)下傳的圖像信息完成自動(dòng)全景拼接實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；本發(fā)明確保監(jiān)測(cè)設(shè)備便于非專業(yè)用戶使用，操作簡(jiǎn)單，便于在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，具有部署方便、機(jī)動(dòng)性高、信息實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)。
【專利說明】一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空遙感領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并生成全景 遙感圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航空攝影應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是國(guó)家已經(jīng)宣布開 放低空資源，因此采用無(wú)人機(jī)作為航空攝影平臺(tái)已成為目前發(fā)展的主流，且采用無(wú)人機(jī)作 為載荷平臺(tái)避免了申請(qǐng)空域等繁瑣的手續(xù)，且飛行成本低。
[0003] 另一方面，隨著人口爆炸性增長(zhǎng)，各類自然災(zāi)害和突發(fā)事件（如東突、藏獨(dú)等）頻 發(fā)，若不能及時(shí)了解事態(tài)的進(jìn)展，會(huì)嚴(yán)重限制對(duì)災(zāi)害的救援評(píng)估和對(duì)突發(fā)事件的控制處理， 從而造成更為嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，因此，迫切需要具有部署方便、機(jī)動(dòng)性高、信息 實(shí)時(shí)性高的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
[0004] 目前，現(xiàn)有的產(chǎn)品均為無(wú)人機(jī)、遙感器及傳輸設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，將圖像信息傳回 后，需要進(jìn)一步的處理，不能及時(shí)獲取第一手的信息，其各組成部分相互關(guān)聯(lián)性差，需要多 個(gè)專業(yè)人員的同時(shí)協(xié)同操作，且對(duì)操作人員專業(yè)要求較高，產(chǎn)品系統(tǒng)性差、功能單一、可靠 性低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)視 系統(tǒng)，可以在航空遙感攝影過程實(shí)時(shí)獲得全景信息，且系統(tǒng)具有功能多樣、可靠性高、操作 簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，可避免在各類突發(fā)的自然災(zāi)害和事件中，由于信息延時(shí)而造成的不 必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)及遙感器子系 統(tǒng)、信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)、全景拼接處理子系統(tǒng)，上述三個(gè)子系統(tǒng)均位于車載方艙 內(nèi)；無(wú)人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)和遙感器，遙感器通過遙感器穩(wěn)定云臺(tái)搭載于無(wú)人 機(jī)上，工作時(shí)，無(wú)人機(jī)飛離車載方艙并實(shí)時(shí)獲取需求的遙感圖像信息；信息傳輸與地面保障 子系統(tǒng)包括信息傳輸設(shè)備和地面保障子系統(tǒng)；信息傳輸設(shè)備分為發(fā)射裝置和接收裝置，裝 載于無(wú)人機(jī)和地面保障子系統(tǒng)上，用于傳輸無(wú)人機(jī)、遙感器、遙感器穩(wěn)定云臺(tái)的狀態(tài)控制信 號(hào)，同時(shí)，信息傳輸設(shè)備將無(wú)人機(jī)上遙感器獲取的遙感圖像信息傳送至全景拼接處理子系 統(tǒng)；全景拼接處理子系統(tǒng)將實(shí)時(shí)傳回的遙感圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理拼接，形成全景圖像； 地面保障子系統(tǒng)包括通信設(shè)備、飛控系統(tǒng)、空調(diào)設(shè)備、無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙，通信設(shè)備用于與工作 時(shí)與外部進(jìn)行通信，飛控系統(tǒng)用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制，空調(diào)設(shè)備對(duì)車載方艙內(nèi)部進(jìn)行 溫度控制，無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙用于非工作狀態(tài)時(shí)無(wú)人機(jī)的存放。
[0007] 所述無(wú)人機(jī)采用無(wú)人直升機(jī)或無(wú)人固定翼機(jī)。
[0008] 所述遙感器采用商用遙感器、高分辨率遙感器或多光譜遙感器。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0010] 1、本發(fā)明是由無(wú)人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)、信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)和全景拼接處 理子系統(tǒng)組成無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)設(shè)備的部 署方便、機(jī)動(dòng)性高、信息實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)；
[0011] 2、本發(fā)明的無(wú)人機(jī)不僅可以采用直升機(jī)也可以是固定翼無(wú)人機(jī)，采用無(wú)人直升機(jī) 的優(yōu)點(diǎn)是：起降占地小、地形要求低、可在空中懸停，能夠?qū)σ苿?dòng)目標(biāo)實(shí)施如影隨行的跟蹤； 采用固定翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：可以在短時(shí)間內(nèi)高效獲取監(jiān)測(cè)目標(biāo)的情況；
[0012] 3、本發(fā)明中的遙感器類型可根據(jù)用戶不同的需求進(jìn)行更換，滿足用戶實(shí)現(xiàn)不同光 譜監(jiān)測(cè)、高分辨率監(jiān)測(cè)等多種要求；
[0013] 4、本發(fā)明中的地面保障子系統(tǒng)和全景處理拼接子系統(tǒng)不僅可以確保整系統(tǒng)的機(jī) 動(dòng)部署，且內(nèi)部保障設(shè)備及控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的自主飛行控制、航線規(guī)劃及其圖 像的全景實(shí)時(shí)拼接，便于非專業(yè)人士的操控并能確保用戶得到需要的監(jiān)測(cè)結(jié)果，提高監(jiān)測(cè) 效率，并且還可降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0014] 5、本發(fā)明中的地面保障子系統(tǒng)和全景處理拼接子系統(tǒng)均可進(jìn)行功能性擴(kuò)展，對(duì)于 全景處理拼接子系統(tǒng)，不僅能能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)全景拼接，還可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速定位、圖像三維 立體數(shù)據(jù)庫(kù)的生成等；地面保障子系統(tǒng)也可根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行新功能的開發(fā)，如可 增加商會(huì)會(huì)商系統(tǒng)、增加與指揮部門的聯(lián)系的相關(guān)設(shè)備等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組成原理圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的工作示意圖；
[0017] 圖3為無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)、遙感器、云臺(tái)與地面保障子系統(tǒng)的傳 輸控制系統(tǒng)框架；
[0018] 圖4為本發(fā)明的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)、 信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)、全景拼接處理子系統(tǒng)，上述三個(gè)子系統(tǒng)均位于車載方艙內(nèi)；無(wú) 人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)和遙感器，遙感器通過遙感器穩(wěn)定云臺(tái)搭載于無(wú)人機(jī)上， 工作時(shí)，無(wú)人機(jī)飛離車載方艙并實(shí)時(shí)獲取需求的遙感圖像信息；信息傳輸與地面保障子系 統(tǒng)包括信息傳輸設(shè)備和地面保障子系統(tǒng)；信息傳輸設(shè)備分為發(fā)射裝置和接收裝置，裝載于 無(wú)人機(jī)和地面保障子系統(tǒng)，用于傳輸無(wú)人機(jī)、遙感器、遙感器穩(wěn)定云臺(tái)的狀態(tài)控制信號(hào)，同 時(shí)，信息傳輸設(shè)備還將無(wú)人機(jī)上遙感器獲取的遙感圖像信息傳送至全景拼接處理子系統(tǒng)； 全景拼接處理子系統(tǒng)，將系統(tǒng)工作實(shí)時(shí)傳回的遙感圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理拼接，形成全景 圖像；地面保障子系統(tǒng)包括通信設(shè)備、飛控系統(tǒng)、空調(diào)設(shè)備、無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙，通信設(shè)備用于與 工作時(shí)與外部進(jìn)行通信，飛控系統(tǒng)用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制，空調(diào)設(shè)備對(duì)車載方艙內(nèi)部 進(jìn)行溫度控制，無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙用于非工作狀態(tài)時(shí)無(wú)人機(jī)的存放。
[0021] 所述的遙感器搭載平臺(tái)，不僅可以選擇無(wú)人直升機(jī)，也可以選擇無(wú)人固定翼機(jī)；
[0022] 所述的遙感器不僅可以選擇商用遙感器、高分辨率專用遙感器或者是多光譜遙感 器，也可根據(jù)用戶的不同需求，選擇其它可利用的光學(xué)載荷；
[0023] 所述的遙感器通過遙感器穩(wěn)定云臺(tái)搭載于無(wú)人機(jī)上，能夠保證遙感器在獲取圖像 信息時(shí)的搜索、跟蹤和定位等功能；目前，大多使用的云臺(tái)是三軸慣性穩(wěn)定云臺(tái)。
[0024] 所述的飛控系統(tǒng)可對(duì)無(wú)人機(jī)的進(jìn)行自動(dòng)控制，便于非無(wú)人機(jī)專業(yè)操作人員的操 作；
[0025] 所述的全景拼接處理子系統(tǒng)可將系統(tǒng)獲取的圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的全景拼接，且該 子系統(tǒng)也可以推廣為其他能夠進(jìn)行圖像遙感監(jiān)測(cè)信心的實(shí)時(shí)處理及提取，便于該系統(tǒng)功能 的擴(kuò)展，如實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速定位、圖像三維立體數(shù)據(jù)庫(kù)的生成等；其中全景拼接處理子系統(tǒng) 可選用〈〈Panoramic dynamic data acquisition system based on unmanned helicopter〉〉， Process of SPIE2012, 2012, Vol. 8542 當(dāng)中的方式。
[0026] 本發(fā)明針對(duì)遙感信息獲取需要具有部署方便、機(jī)動(dòng)性高、信息實(shí)時(shí)性高的實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其系統(tǒng)工作示意圖如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)工作所有的設(shè)備由一臺(tái)方艙車裝載 全部設(shè)備，不僅能提供全套設(shè)備的運(yùn)輸、存貯、供電等地面保障功能，也能進(jìn)行人性化功能 的擴(kuò)展，如形成商務(wù)會(huì)商系統(tǒng)等，可根據(jù)用戶的任務(wù)需求實(shí)時(shí)機(jī)動(dòng)部署；遙感器通過遙感器 穩(wěn)定云臺(tái)裝載在無(wú)人機(jī)上，遙感器的可根據(jù)用戶的需求選擇相應(yīng)的遙感器，主要有普通商 用遙感器、高分辨率遙感器或者多光譜遙感器，如需要高分辨率較高的圖像信息時(shí)，可安裝 高分辨專用遙感器，如果需要不同光譜的圖像信息，可安裝多光譜遙感器；而無(wú)人機(jī)攜帶遙 感器獲得的圖像通過信息傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛姹Ｕ系姆脚撥囍?，由全景拼接處理子?統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的拼接成便于用戶監(jiān)測(cè)的全景圖像；此外地面保障子系統(tǒng)還包含了通信設(shè) 備、飛控系統(tǒng)、空調(diào)設(shè)備、無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙，可為非專業(yè)人士提供操作無(wú)人機(jī)、遙感器穩(wěn)定云臺(tái) 提供必要的信息保障和專業(yè)保障。
[0027] 如圖4所示，無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程如下：
[0028] (1)系統(tǒng)工作時(shí)，首先對(duì)遙感器進(jìn)行供電；
[0029] (2)對(duì)云臺(tái)、傳輸設(shè)備供電；
[0030] (3)根據(jù)飛行任務(wù)對(duì)飛控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置；
[0031] (4)向無(wú)人機(jī)、遙感器及云臺(tái)發(fā)出工作指令；
[0032] (5)遙感器工作進(jìn)行拍攝，獲取遙感圖像信息；
[0033] (6)將遙感圖像傳輸至全景拼接處理子系統(tǒng)；
[0034] (7)全景拼接處理子系統(tǒng)對(duì)遙感圖像進(jìn)行有效信息提取，并進(jìn)行圖像拼接，獲得待 監(jiān)測(cè)地區(qū)的圖像信息；
[0035] (8)系統(tǒng)斷電工作結(jié)束。
[0036] 無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)、遙感器、云臺(tái)與地面保障子系統(tǒng)的傳輸控制 系統(tǒng)框架如圖3所示，無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制、遙感器的控制和云臺(tái)的控制 等數(shù)字信號(hào)，均通過通信設(shè)備的數(shù)字通道與地面保障子系統(tǒng)通信，而光學(xué)載荷獲取的圖像 信息由通信設(shè)備的圖像傳輸通道傳輸?shù)降孛娴娜捌唇犹幚碜酉到y(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像全景 拼接處理。
[0037] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括無(wú)人機(jī)及遙感器子系統(tǒng)、信息傳 輸與地面保障子系統(tǒng)、全景拼接處理子系統(tǒng)，上述三個(gè)子系統(tǒng)均位于車載方艙內(nèi)；無(wú)人機(jī)及 遙感器子系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)和遙感器，遙感器通過遙感器穩(wěn)定云臺(tái)搭載于無(wú)人機(jī)上，工作時(shí)， 無(wú)人機(jī)飛離車載方艙并實(shí)時(shí)獲取需求的遙感圖像信息；信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)包括信 息傳輸設(shè)備和地面保障子系統(tǒng)；信息傳輸設(shè)備分為發(fā)射裝置和接收裝置，裝載于無(wú)人機(jī)和 地面保障子系統(tǒng)上，用于傳輸無(wú)人機(jī)、遙感器、遙感器穩(wěn)定云臺(tái)的狀態(tài)控制信號(hào)，同時(shí)，信息 傳輸設(shè)備將無(wú)人機(jī)上遙感器獲取的遙感圖像信息傳送至全景拼接處理子系統(tǒng)；全景拼接處 理子系統(tǒng)將實(shí)時(shí)傳回的遙感圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理拼接，形成全景圖像；地面保障子系統(tǒng) 包括通信設(shè)備、飛控系統(tǒng)、空調(diào)設(shè)備、無(wú)人機(jī)儲(chǔ)運(yùn)艙，通信設(shè)備用于與工作時(shí)與外部進(jìn)行通 信，飛控系統(tǒng)用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制，空調(diào)設(shè)備對(duì)車載方艙內(nèi)部進(jìn)行溫度控制，無(wú)人機(jī) 儲(chǔ)運(yùn)艙用于非工作狀態(tài)時(shí)無(wú)人機(jī)的存放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述無(wú)人機(jī)采 用無(wú)人直升機(jī)或無(wú)人固定翼機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述遙感器采 用商用遙感器、高分辨率遙感器或多光譜遙感器。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK104062980SQ201410256963
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】張衛(wèi)衛(wèi), 林招榮, 姚毅剛, 宋立國(guó), 張秋麗, 趙曙光, 李鑫 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所