一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法技术

本发明专利技术公开了一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法，属于航空测绘技术领域。本发明专利技术包括机架、飞行提升机构、云台机构和控制机构，机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均为可折叠结构，飞行提升机构设置于四只机臂的末端，云台机构通过挂载杆挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机，云台机构用于调节相机光轴始终垂直于地面，控制机构用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转；本发明专利技术的测绘方法通过分析相机镜头参数，确定拍摄高度和成像比例之间的关系，再设定无人机飞行路线。本发明专利技术可快速得到测绘结果，测绘精度和效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空测绘
，更具体地说，涉及一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，小型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，成为了近几年兴起的新的航空遥感手段，被遥感界普遍认为具有良好的发展前景。然而，目前应用的绝大多数无人机并不是为测绘遥感行业而设计的，简单的航模飞机虽然也带有飞行控制系统，也能实现空中的自动驾驶和连续摄影。但是，在飞行作业过程中，由于无人机易受到气流的影响，会产生俯仰、滚转等无规则姿态变化，相机光轴也会随飞行姿态的变化而改变，致使拍摄数据无规律畸变，重叠率难以保证，只能通过增加航线密度和照片数量来弥补，地面人员后期再利用测绘软件对采集的数据进行处理、计算以获得拍摄目标的比例尺。测绘领域的人员都知道，在进行房屋拆迁成本核算、农田工程成本估算，土方面积估算等作业时，测绘工作可谓时间紧、任务重。传统无人机上空拍摄影像再后期处理的方式，后期数据处理浪费了大量的人力物力，即时可测性差，这也是限制无人机在测绘行业推广应用的一大瓶颈，而目前尚没有很好的方案解决这一问题。经检索，中国专利申请号200920107879.4，申请日为2009年5月1日，专利技术创造名称为：一种无人机正射影像云台，该申请案通过云台的控制装置对相机进行控制，使之在飞行过程中保持相机光轴始终垂直于大地平面，从而提高测绘精度，大量减少飞行作业时间。无人机正射影像云台装配于无人驾驶飞机的底部，相机安装于云台底座上，底座连接云台的X轴控制组和Y轴控制组；X轴控制组和Y轴控制组分别包含依次相连的陀螺仪、电子调速器和伺服器，且陀螺仪依次连接遥控接收机和电源。当无人机飞行时，相机光轴对地入射角会产生偏移，此时陀螺仪检测相机的偏移速率并向电子调速器输出相应的信号，电子调速器控制伺服器作相应转动来输出相反的力矩，以此阻尼相机偏移的发生和延续，并依靠相机重心自然恢复至与地面垂直的状态。又如中国专利号ZL201220738050.6，授权公告日为2013年7月17日，专利技术创造名称为：一种航拍飞行器，该申请案包括机舱，所述机舱由顶板和底板构成，所述机舱内的两侧设有四支机臂，所述四支机臂的末端分别设置有螺旋桨；所述螺旋桨连接动力模块，所述动力模块连接电源管理模块和控制模块，所述控制模块分别连接图像传输模块、GPS定位模块和摄像模块，所述机舱的前端设置有云台，所述摄像模块安装在云台上。该申请案通过图像传输模块将视频数据通过3G网络传输给地面控制装置，信号强度好。此外，中国专利号ZL201220587792.3，授权公告日为2013年4月24日，专利技术创造名称为：双轴陀螺稳定云台；该申请案也公开了一种能稳定机载设备摄录角度的双轴陀螺稳定云台。上述申请案均为提高测绘精度提出了自己的方案，但上述申请案或结构复杂、制造成本高，实用性差；或功能不够完善，使用效果差，仍需进一步改进。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于解决现有无人机测绘精度低，需后期对大量数据进行测算矫正，费时费力、及时可测性差的问题，提供了一种快速测绘多旋翼无人机及其测绘方法；本专利技术提供的无人机，结构简单，负载的相机能够根据无人机飞行姿态随时调整，始终保持垂直于大地表面的拍摄角度，所拍摄图像的核心区域误差率低，再辅以本专利技术提供的测绘方法，无需进行后期数据测算矫正，即可快速得到测绘结果，测绘精度和效率高；此外，本专利技术整个无人机机架采用可拆卸或可折叠结构，非使用状态下放于一收纳箱里，运输、携带方便，使用时可快速组装，实用性强。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种快速测绘多旋翼无人机，包括机架、飞行提升机构、云台机构和控制机构，其中：所述的机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均为可折叠结构；所述的飞行提升机构设置于四只机臂的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器的输出端连接电机，螺旋桨的下部设置有一快拆件，螺旋桨通过该快拆件与电机活动连接，电机控制螺旋桨以不同转速旋转；所述的云台机构通过挂载杆挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机，云台机构用于调节相机光轴始终垂直于地面；所述的控制机构用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转。更进一步地，所述的机臂包括第一机臂和第二机臂，第一机臂的根部设置有折叠件，第一机臂和第二机臂通过折叠件连接；所述的脚架包括上脚架臂和下脚架臂，上脚架臂的根部设置有折叠件，上脚架臂和下脚架臂也通过折叠件连接。更进一步地，所述的折叠件包括第一接管、铰接件、第二接管和卡扣，第一接管、第二接管与机臂或脚架臂套合，第一接管与第二接管通过铰接件活动连接；所述的卡扣设置于第二接管上，第一接管、第二接管通过卡扣限位固定。更进一步地，所述的云台机构包括挂载件、固定支架、X轴无刷电机、云台机架、相机支架、Y轴无刷电机和相机，所述的挂载件的一端设置有卡口，挂载件通过该卡口卡合于挂载杆上，挂载件的另一端与固定支架固连，固定支架的下部固连X轴无刷电机，X轴无刷电机的输出轴与云台机架相连，X轴无刷电机控制云台机架旋转；所述的云台机架为U型结构，该云台机架的一端固连有Y轴无刷电机，云台机架的另一端对称设置有转轴；所述的相机支架也为U型结构，该相机支架的一端与Y轴无刷电机的输出轴相连，相机支架的另一端与转轴相连，Y轴无刷电机控制相机支架旋转；所述的相机固连于相机支架上。更进一步地，所述的云台机构还包括陀螺仪、X轴电子调速器和Y轴电子调速器，陀螺仪的输入端与接收机相连，该陀螺仪分别控制X轴电子调速器和Y轴电子调速器动作，所述的X轴电子调速器连接X轴无刷电机，Y轴电子调速器连接Y轴无刷电机。更进一步地，所述的控制机构包括主控制器、电池、GPS导航仪、IMU模块和接收机，主控制器的输入端分别与GPS导航仪、IMU模块的输出端相连，主控制器的输出端连接电子调速器和接收机，所述的电子调速器的输出端连接电机，接收机的输出端连接陀螺仪，所述的电池为无人机动作供电。更进一步地，所述的机架、挂载件、固定支架、云台机架和相机支架均为碳纤维材质。更进一步地，所述的相机为佳能S120数码相机。本专利技术的一种快速测绘多旋翼无人机的测绘方法，其步骤为：步骤一、分析相机的镜头参数，进行畸变矫正，确定拍摄高度和成像比例之间的关系；步骤二、根据步骤一所得数据确定无人机飞行路线；步骤三、根据步骤二确定路线编程，烧录至主控制器内；步骤四、主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测绘多旋翼无人机，其特征在于：包括机架、飞行提升机构、云台机构和控制机构，其中：所述的机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均为可折叠结构；所述的飞行提升机构设置于四只机臂的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机(41)和螺旋桨(43)，电子调速器的输出端连接电机(41)，螺旋桨(43)的下部设置有一快拆件(42)，螺旋桨(43)通过该快拆件(42)与电机(41)活动连接，电机(41)控制螺旋桨(43)以不同转速旋转；所述的云台机构通过挂载杆(6)挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机(77)，云台机构用于调节相机(77)光轴始终垂直于地面；所述的控制机构用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转。

【技术特征摘要】
1.一种快速测绘多旋翼无人机，其特征在于：包括机架、飞行提升机构、云台机构和控
制机构，其中：
所述的机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均为可折叠结构；
所述的飞行提升机构设置于四只机臂的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机(41)
和螺旋桨(43)，电子调速器的输出端连接电机(41)，螺旋桨(43)的下部设置有一快拆件
(42)，螺旋桨(43)通过该快拆件(42)与电机(41)活动连接，电机(41)控制螺旋桨(43)
以不同转速旋转；
所述的云台机构通过挂载杆(6)挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机(77)，
云台机构用于调节相机(77)光轴始终垂直于地面；
所述的控制机构用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转。
2.根据权利要求1所述的一种快速测绘多旋翼无人机，其特征在于：所述的机臂包括第
一机臂(31)和第二机臂(33)，第一机臂(31)的根部设置有折叠件，第一机臂(31)和第
二机臂(33)通过折叠件连接；所述的脚架包括上脚架臂(51)和下脚架臂(52)，上脚架臂
(51)的根部设置有折叠件，上脚架臂(51)和下脚架臂(52)也通过折叠件连接。
3.根据权利要求2所述的一种快速测绘多旋翼无人机，其特征在于：所述的折叠件包括
第一接管(321)、铰接件(322)、第二接管(323)和卡扣(324)，第一接管(321)、第二接
管(323)与机臂或脚架臂套合，第一接管(321)与第二接管(323)通过铰接件(322)活
动连接；所述的卡扣(324)设置于第二接管(323)上，第一接管(321)、第二接管(323)
通过卡扣(324)限位固定。
4.根据权利要求2或3所述的一种快速测绘多旋翼无人机，其特征在于：所述的云台机
构包括挂载件(71)、固定支架(72)、X轴无刷电机(73)、云台机架(74)、相机支架(75)、
Y轴无刷电机(76)和相机(77)，所述的挂载件(71)的一端设置有卡口，挂载件(71)通
过该卡口卡合于挂载杆(6)上，挂载件(71)的另一端与固定支架(72)固连，固定支架(72)
的下部固连X轴无刷电机(73)，X轴无刷电机(73)的输出轴与云台机架(74)相连，X
轴无刷电机(73)控制云台机架(74)旋转；所述的云...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜绍林，王燕，王楠楠，
申请(专利权)人：马鞍山市靓马航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34