基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法，该系统包括：多源空间数据模块，用于加载多源空间数据生成无人机移动空间数据库；智能飞行任务模块，用于无人机移动空间数据库生成飞行地图，并在飞行地图上划定飞行任务区域；飞行坐标匹配模块，用于实现无人机实时位置和不同坐标系统的匹配；实时影像叠加模块，用于将无人机拍摄的照片在飞行地图上实现实时影像叠加；拍摄范围显示模块，用于在飞行地图上实时显示无人机的拍摄范围；地理信息查询模块，用于无人机移动空间数据库的图形信息和属性信息的查询。本发明专利技术能够针对不同的应用场景合理规划无人机的飞行路线。

【技术实现步骤摘要】
基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法
本专利技术涉及地理信息系统
，尤其是一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法。
技术介绍
随着人工智能技术的不断发展，无人机技术在智能飞控和云台相机方面取得了明显突破，特别是轻小型无人机凭借低廉的价格、简单的操控、智能的设计等优势开始广泛应用于新闻媒体、应急救援、航空测绘、公安消防、资源监测等众多领域。在无人机的行业应用中，很多应用场景都需要和空间信息相结合才能解决问题，但是无人机和空间信息结合目前存在六个方面的问题：一是无人机应用软件无法加载多源空间数据，特别是具有保密要求的离线多源空间数据，导致无人机核查项目区域时无法判断准确的核查目标，多源空间数据是指一种或多种坐标系统下的一种或多种数据格式的空间数据；二是无法基于多源空间数据划定飞行任务区域，导致飞行任务区域划定不准确；三是无法基于多源空间数据进行空间信息查询，导致无法针对指定空间数据制定飞行任务；四是无人机拍摄照片无法实时影像叠加，导致无法实时掌握拍摄照片准确位置和实地情况；五是多源空间数据具有不同的坐标系统，导致无人机的实时坐标和多源空间数据的坐标存在偏移；六是无法实时判断无人机拍摄范围，导致现场核查拍摄目标不完整。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法，能够针对不同的应用场景合理规划无人机的飞行路线。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统，包括多源空间数据模块、智能飞行任务模块、地理信息查询模块、实时影像叠加模块、飞行坐标匹配模块和拍摄范围显示模块：所述多源空间数据模块用于接收一种或多种坐标系统下的一种或多种数据格式的空间数据，并将每一种空间数据转换为预定坐标系统下的预定数据格式的标准空间数据得到无人机移动空间数据库，其中，所述标准空间数据包括每一个地理区域的图形信息和属性信息；所述智能飞行任务模块用于加载所述无人机移动空间数据库，根据所述无人机移动空间数据库生成飞行地图，并按照用户的操作在所述飞行地图上规划飞行路线；所述飞行坐标匹配模块用于将所述飞行路线的地理数据从飞行地图的预定坐标系统转换为无人机的飞行坐标系统，并将经过坐标转换后的飞行路线发送至无人机，以使无人机按照飞行路线执行飞行任务，同时实时接收无人机发送的飞行信息和航拍照片，将所述飞行信息和航拍照片的地理数据从无人机的飞行坐标系统转换为飞行地图的预定坐标系统；所述实时影像叠加模块用于将所述飞行信息实时显示在所述飞行地图上，并将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域；所述拍摄范围显示模块用于根据所述飞行信息和航拍照片得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围，并将所述实际地面范围实时显示在所述飞行地图上；所述地理信息查询模块用于接收地理区域的查询请求，并根据所述查询请求在所述飞行地图上显示地理区域的图形信息和属性信息。优选的，所述多源空间数据模块具体包括数据提取单元、处理单元和格式转换单元：所述数据提取单元用于提取每一种空间数据包含的地理区域的空间信息和属性信息；所述处理单元用于利用地图引擎对所述空间信息进行渲染得到地理区域的图形信息，同时将属性信息包含的地理数据转换到预定坐标系统下；所述格式转换单元用于将所述属性信息和图形信息按照预定数据格式生成标准空间数据。优选的，若所述空间数据为矢量数据，所述属性信息包括矢量数据的元数据和属性信息；若所述空间数据为栅格数据或绘图数据，所述属性信息包括栅格数据的元数据或绘图数据的元数据。优选的，所述实时影像叠加模块具体包括获取单元、坐标计算单元、数据换算单元、范围计算单元、范围校正单元、坐标投影单元和照片叠加单元：所述获取单元用于获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；所述坐标计算单元用于获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；所述数据换算单元用于根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；所述范围计算单元用于根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；所述范围校正单元用于根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；所述坐标投影单元用于基于所述预定坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；所述照片叠加单元用于将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。优选的，所述地面长度和地面宽度的计算公式为：：其中，w为照片长度，h为照片宽度，fov为相机参数中的视野范围，dpi为相机参数中的分辨率，PI为圆周率，z为拍摄高度，W为地面长度，H为地面宽度。优选的，所述初始地面范围表示为：xmin＝-W/2xmax＝W/2ymin＝-H/2ymax＝H/2其中，xmin、xmax、ymin、ymax分别表示在中心点坐标为(0,0)时，初始地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。优选的，所述实际地面范围表示为：xmin2＝x+xmin1ymin2＝y+ymin1xmax2＝x+xmax1ymax2＝y+ymax1其中，xmin1＝xmin-r*cos(ga-gp)+DF*singpymin1＝ymin-r*sin(ga-gp)+DF*cosgpxmax1＝xmin+r*cos(ga-gp)+DF*singpymax1＝ymin+r*sin(ga-gp)+DF*cosgpW1＝W*cosangleH1＝H*cosangleDF＝z*tanangle其中，angle为对相机拍摄倾角进行弧度运算的运算结果，b为相机拍摄倾角，W1、H1和DF分别为对照片长度、照片宽度、拍摄高度进行变换后的结果，r表示变换后的初始地面范围的对角线长度的一半，ga和gp为中间变量，xmin2、ymin2、xmax2、ymax2分别为实际地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统和方法，包括以下步骤：接收一种或多种坐标系统下的一种或多种数据格式的空间数据，并将每一种空间数据转换为预定坐标系统下的预定数据格式的标准空间数据得到无人机移动空间数据库，其中，所述标准空间数据包括每一个地理区域的图形信息和属性信息；加载所述无人机移动空间数据库，根据所述无人机移动空间数据库生成飞行地图，并按照用户的操作在所述飞行地图上规划飞行路线；将所述飞行路线的地理数据从飞行地图的预定坐标系统转换为无人机的飞行坐标系统，并将经过坐标转换后的飞行路线发送至无人机，以使无人机按照飞行路线执行飞行任务，同时实时接收无人机发送的飞行信息和航拍照片，将所述飞行信息和航拍照片的地理数据从无人机的飞行坐标系统转换为飞行地图的预定坐标系统；将所述飞行信息实时显示在所述飞行地图上，并将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域；根据所述飞行信息和航拍照片得到所述航拍照片对应的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统，其特征在于，包括多源空间数据模块、智能飞行任务模块、地理信息查询模块、实时影像叠加模块、飞行坐标匹配模块和拍摄范围显示模块：所述多源空间数据模块用于接收一种或多种坐标系统下的一种或多种数据格式的空间数据，并将每一种空间数据转换为预定坐标系统下的预定数据格式的标准空间数据得到无人机移动空间数据库，其中，所述标准空间数据包括每一个地理区域的图形信息和属性信息；所述智能飞行任务模块用于加载所述无人机移动空间数据库，根据所述无人机移动空间数据库生成飞行地图，并按照用户的操作在所述飞行地图上规划飞行路线；所述飞行坐标匹配模块用于将所述飞行路线的地理数据从飞行地图的预定坐标系统转换为无人机的飞行坐标系统，并将经过坐标转换后的飞行路线发送至无人机，以使无人机按照飞行路线执行飞行任务，同时实时接收无人机发送的飞行信息和航拍照片，将所述飞行信息和航拍照片的地理数据从无人机的飞行坐标系统转换为飞行地图的预定坐标系统；所述实时影像叠加模块用于将所述飞行信息实时显示在所述飞行地图上，并将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域；所述拍摄范围显示模块用于根据所述飞行信息和航拍照片得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围，并将所述实际地面范围实时显示在所述飞行地图上；所述地理信息查询模块用于接收地理区域的查询请求，并根据所述查询请求在所述飞行地图上显示地理区域的图形信息和属性信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多源空间数据的无人机移动空间信息管理系统，其特征在于，包括多源空间数据模块、智能飞行任务模块、地理信息查询模块、实时影像叠加模块、飞行坐标匹配模块和拍摄范围显示模块：所述多源空间数据模块用于接收一种或多种坐标系统下的一种或多种数据格式的空间数据，并将每一种空间数据转换为预定坐标系统下的预定数据格式的标准空间数据得到无人机移动空间数据库，其中，所述标准空间数据包括每一个地理区域的图形信息和属性信息；所述智能飞行任务模块用于加载所述无人机移动空间数据库，根据所述无人机移动空间数据库生成飞行地图，并按照用户的操作在所述飞行地图上规划飞行路线；所述飞行坐标匹配模块用于将所述飞行路线的地理数据从飞行地图的预定坐标系统转换为无人机的飞行坐标系统，并将经过坐标转换后的飞行路线发送至无人机，以使无人机按照飞行路线执行飞行任务，同时实时接收无人机发送的飞行信息和航拍照片，将所述飞行信息和航拍照片的地理数据从无人机的飞行坐标系统转换为飞行地图的预定坐标系统；所述实时影像叠加模块用于将所述飞行信息实时显示在所述飞行地图上，并将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域；所述拍摄范围显示模块用于根据所述飞行信息和航拍照片得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围，并将所述实际地面范围实时显示在所述飞行地图上；所述地理信息查询模块用于接收地理区域的查询请求，并根据所述查询请求在所述飞行地图上显示地理区域的图形信息和属性信息。2.根据权利要求1所述的无人机移动空间信息管理系统，其特征在于，所述多源空间数据模块具体包括数据提取单元、处理单元和格式转换单元：所述数据提取单元用于提取每一种空间数据包含的地理区域的空间信息和属性信息；所述处理单元用于利用地图引擎对所述空间信息进行渲染得到地理区域的图形信息，同时将属性信息包含的地理数据转换到预定坐标系统下；所述格式转换单元用于将所述属性信息和图形信息按照预定数据格式生成标准空间数据。3.根据权利要求2所述的无人机移动空间信息管理系统，其特征在于，若所述空间数据为矢量数据，所述属性信息包括矢量数据的元数据和属性信息；若所述空间数据为栅格数据或绘图数据，所述属性信息包括栅格数据的元数据或绘图数据的元数据。4.根据权利要求1所述的无人机移动空间信息管理系统，其特征在于，所述实时影像叠加模块具体包括获取单元、坐标计算单元、数据换算单元、范围计算单元、范围校正单元、坐标投影单元和照片叠加单元：所述获取单元用于获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；所述坐标计算单元用于获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；所述数据换算单元用于根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；所述范围计算单元用于根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；所述范围校正单元用于根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；所述坐标投影单元用于基于所述预定坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；所述照片叠加单元用于将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。5.根据权利要求4所述的无人机移动空间信息系统，其特征在于，所述地面长度和地面宽度的计算公式为：其中，w为照片长度，h为照片宽度，fov为相机参数中的视野范围，dpi为相机参数中的分辨率，PI为圆周率，z为拍摄高度，W为地面长度，H为地面宽度。6.根据权利要求5所述的无人机移动空间信息系统，其特征在于，所述初始地面范围表示为：xmin＝-W/2xmax＝W/2ymin＝-...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳鹏，黄宇，
申请(专利权)人：成都山河空间信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51