一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统，服务器、设置有遥控器的无人机，还包括APP终端，所述APP终端、服务器、遥控器及无人机互相通讯；所述APP终端内设置有无人机航线规划及飞行遥控APP即航摄规划APP，所述APP包括：任务航线设置模块，测区导入模块，航摄参数设置模块，航线生成模块，任务执行模块，地图管理模块，所述服务器为App提供属性数据服务和空间数据服务，所述遥控器执行App请求的飞行任务遥控命令，遥控所述无人机完成航摄飞行任务。针对便携的移动设备而开发，便捷性和续航能力均优异；采用了地图作为底图数据，也支持从自身服务器中加载已发布的地图服务，也支持从本地加载地图数据，极大提高了大规模的外业作业中的适用性。

A UAV aerial photography flight remote control system based on APP

【技术实现步骤摘要】
一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统
本专利技术涉及无人机航摄飞行遥控
，具体为一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统。
技术介绍
无人机(UnmannedAerialVehicles，UAV)低空摄影测量通过搭载成像与非成像传感器，获取高分辨倾斜影像、视频数据。无人机航摄飞行任务的成功完成要依靠航摄飞行遥控系统，飞行遥控系统内设航线规划App，利用航摄参数规划出符合采集精度要求的航线进行影像采集。目前无人机航线规划APP软件研究方向一般为无人机避障航线规划。对于倾斜摄影测量中的航线规划大多数为PC端软件，其便捷性和续航能力都不如移动端App。现有的航线规划软件很多是针对固定翼飞机开发的，针对多旋翼的无人机应用软件较少，而且存在以下不足之处：1.基于固定基线的拍照方式，容易错过拍摄角度，严重的可能造成航摄影像采集漏洞，影响最终成图效果，例如现有的移动端航线规划软件如Pix4DMapper、DJIGOPRO等面向单镜头相机的航线规划软件，只能采集到正射影像，倾斜影像的采集功能需人工经过复杂的重复设置航摄参数才能获取，自动化程度不够高，也可能出现误差、失误，不能保证航摄参数之间的一致性正确性；2.是针对PC端开发，而不是便携的移动设备上；3.很多PC端航线规划软件采用了Google地图作为底图数据，但由于特殊原因访问Google地图并不方便；对于高德/百度地图，在偏远地区以及部分城市区域，卫星影像的比例尺通常都很小，无法提供实时作业指导，在大规模的外业作业中适用性不高；4.航线规划软件大多采用固定基线、等时间间隔的方式触发相机进行曝光，无法依据参数等来进行灵活控制。多旋翼无人机用于倾斜摄影已经有了很多成熟的应用，单镜头多旋翼无人机在考虑成本等其他情况下是多镜头相机进行倾斜影像采集很好的替代方案，越来越多地被用于低空摄影测量。但对其的研究使用很少，便捷性和续航能力均优异的基于终端APP的单镜头多旋翼无人机航线规划及航摄飞行遥控系统亟待开发。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，利用单镜头多旋翼无人机及其相机、云台强大的灵活性，在大幅度降低倾斜影像采集成本的前提下，可以很好的替代多镜头多旋翼无人机进行航摄任务，得到希望的航摄数据。为此，本专利技术提供一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统,包括服务器、设置有遥控器的无人机，其特征在于还包括APP终端，所述APP终端、服务器、遥控器及无人机互相通讯；所述APP终端内设置有无人机航线规划及飞行遥控APP即航摄规划APP，所述APP包括：任务航线设置模块，用于航摄任务的基本设置，通过任务航线设置模块，生成详细的航摄任务，包括测区、航线/航点、影像采集时间间隔、影像格式、影像宽高比，是保证影像采集保质保量完成的关键环节，具体包括测区导入模块，用于测区范围的确定；航摄参数设置模块，系统需要根据经验值预设常用参数值；同时提供调整参数的入口，设置的参数包括航向重叠率、旁向重叠率、航高/GSD、相机倾角、飞行速度、照片格式；航线生成模块，如果测区为规则/不规则多边形区域，根据测区范围和航摄参数，系统生成航线，保证测区采集影像的表面信息完整性；如果测区为地物高集中区或独立地物，则按照等差航高生成几条环绕飞行路线；任务执行模块，用于航摄任务设置完成后，执行该次任务；地图管理模块，用于提供了测区范围选择的地图依据；所述服务器为App提供属性数据服务和空间数据服务，属性数据包括飞行任务航摄参数数据、飞行轨迹数据，空间数据包括测区范围选择的地图数据；所述遥控器执行App请求的飞行任务遥控命令，遥控所述无人机完成航摄飞行任务。优选地，所述航线生成模块中，系统生成航线为五航线，所述五航线规划模块具体包括：建立坐标系单元，用于绘制的测区凸多边形的定位，使凸多边形位于第一直角坐标系OXY坐标系第一象限；航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X'与无人机航向平行，纵坐标轴为Y'，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；坐标转换单元，用于将坐标原点O移动到O点，进行坐标转换；坐标转换单元中进一步地包括：共享航线单元，用于当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与(α-π)时共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可在0～π范围内设置航线，可完成整条航线的生成；子采集区域分割单元，用于子采集区域的分割，通过子采集区域确定绘制的测区凸多边形的航线和所有的航点P；航点P的顺序排列单元：用于航点P的顺序排列，在各航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，直到执行完成整条航线。进一步地，所述五航线规划模块还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。具体地，所述测区导入模块，具体为用户提供两种输入方式，第一种是系统预设区域，为用户提供调整测区凸多边形顶点数、顶点位置的操作，进行测区范围的自定义，因测区是根据用户当前位置由系统自动生成，顶点数和顶点位置也随之进行后续调整；第二种为导入已编辑的测区范围，具体为kml/kmz格式的数据。更进一步地，所述任务执行模块具体包括：手动模式模块，在手动模式下，App的主要用于提供航拍参数的优化，为飞手直接提供航摄相关的信息，并自动调整相关参数，包括曝光参数、影像格式，用于辅助航拍的进行；减轻飞行控制者的压力，此模式下的辅助功能同时也可以在半自动或自动模式中应用；半自动模式模块，包括飞行优先模式和拍摄优先模式，半自动模式下的飞行优先模式：不使用自动航线，而只规定影像采集基线(即航向重叠率)和航带间隔(即旁向重叠率)，由人工遥控无人机的飞行路线、相机倾角、飞行速度；APP根据无人机的飞行速度和位移值自动触发快门采集影像或者由人工手动触发快门作为参考；半自动模式下的拍摄优先模式：使用自动航线遥控无人机自动飞行，但不自动触发快门拍照，而是人工遥控相机倾角和拍摄时机，在此模式下，用户通过遥控器可以终止无人机的自动飞行并令其返航；全自动模式模块，全自动模式下，APP生成航线后，将包括无人机的起飞、巡航、降落、速度的飞行状态、相机倾角、采集时间间隔在起飞前设置完成并上传至APP，无人机将以详细的航线进行飞行和影像采集，而无须任何人工干预。具体地，所述地图管理模块具体包括：地图加载模块，APP支持各种类型的地图加载，在联网的情况下，系统提供第三方(高德/Google/百度)在线地图服务提供的卫星影像作为参考来绘制测区；如果测区范围内没有卫星影像，则选择从自身服务器中加载已发布的地图服务，包括shp、DEM、DSM、KML等格式的地图；如果测区范围(山区)没有网络，无法远程加载在线地图服务，则从本地加载地图数据，本地地图数据是提前保存在终端APP中的，可能一些数据会更新不及时；地图操作模块，APP的地图界面提供基础以及部分进阶地图操作,支持多点触控的平移、旋转、缩放等基础操作；支持用户自定义的绘图操作，如添加点、线、面要素，用于测区范围的绘制；支持简单的空间分析：距离量测、面积量测、经纬度显示；位置管理模块，APP通过实时定位、测区定位、坐标查询、地理编码查询方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统，包括服务器、设置有遥控器的无人机，其特征在于还包括APP终端，所述APP终端、服务器、遥控器及无人机互相通讯；所述APP终端内设置有无人机航线规划及飞行遥控APP即航摄规划APP，所述APP包括：任务航线设置模块，用于航摄任务的基本设置，通过任务航线设置模块，生成详细的航摄任务，包括测区、航线/航点、影像采集时间间隔、影像格式、影像宽高比，体包括测区导入模块，用于测区范围的确定；航摄参数设置模块，系统需要根据经验值预设常用参数值；同时提供调整参数的入口，设置的参数包括航向重叠率、旁向重叠率、航高/GSD、相机倾角、飞行速度、照片格式；航线生成模块，如果测区为规则/不规则多边形区域，根据测区范围和航摄参数，系统生成航线，保证测区采集影像的表面信息完整性。任务执行模块，用于航摄任务设置完成后，执行该次任务；地图管理模块，用于提供了测区范围选择的地图依据；所述服务器为App提供属性数据服务和空间数据服务，属性数据包括飞行任务航摄参数数据、飞行轨迹数据，空间数据包括测区范围选择的地图数据；所述遥控器执行App请求的飞行任务遥控命令，遥控所述无人机完成航摄飞行任务。...

【技术特征摘要】
1.一种基于APP的无人机航摄飞行遥控系统，包括服务器、设置有遥控器的无人机，其特征在于还包括APP终端，所述APP终端、服务器、遥控器及无人机互相通讯；所述APP终端内设置有无人机航线规划及飞行遥控APP即航摄规划APP，所述APP包括：任务航线设置模块，用于航摄任务的基本设置，通过任务航线设置模块，生成详细的航摄任务，包括测区、航线/航点、影像采集时间间隔、影像格式、影像宽高比，体包括测区导入模块，用于测区范围的确定；航摄参数设置模块，系统需要根据经验值预设常用参数值；同时提供调整参数的入口，设置的参数包括航向重叠率、旁向重叠率、航高/GSD、相机倾角、飞行速度、照片格式；航线生成模块，如果测区为规则/不规则多边形区域，根据测区范围和航摄参数，系统生成航线，保证测区采集影像的表面信息完整性。任务执行模块，用于航摄任务设置完成后，执行该次任务；地图管理模块，用于提供了测区范围选择的地图依据；所述服务器为App提供属性数据服务和空间数据服务，属性数据包括飞行任务航摄参数数据、飞行轨迹数据，空间数据包括测区范围选择的地图数据；所述遥控器执行App请求的飞行任务遥控命令，遥控所述无人机完成航摄飞行任务。2.根据权利要求1所述的航摄飞行遥控系统，其特征在于所述航线生成模块中，系统生成航线为五航线，所述五航线规划模块具体包括：建立坐标系单元，用于绘制的测区凸多边形的定位，使凸多边形位于第一直角坐标系OXY坐标系第一象限；航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X'与无人机航向平行，纵坐标轴为Y'，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；坐标转换单元，用于将坐标原点O移动到O′点，进行坐标转换；坐标转换单元中进一步地包括：共享航线单元，用于当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与(α-π)时共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可在O～π范围内设置航线，可完成整条航线的生成；子采集区域分割单元，用于子采集区域的分割，通过子采集区域确定绘制的测区凸多边形的航线和所有的航点P；航点P的顺序排列单元：用于航点P的顺序排列，在各航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，直到执行完成整条航线。3.根据权利要求2所述的航摄飞行遥控系统，其特征在于所述五航线规划模块还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。4.根据权利要求1所述的航摄飞行遥控系统，其特征在于所述测区导入模块，具体为用户提供两种输入方式，第一种是系统预设区域，为用户提供调整测区凸多边形顶点数、顶点位置的操作，进行测区范围的自定义；第二种为导入已编辑的测区范围。5.根据权利要求1所述的航摄飞行遥控系统，其特征在于所述任务执行模块具体包括：手动模式模块，在手动模式下，App的主要用于提供航拍参数的优化，为飞手直接提供航摄相关的信息，并自动调整相关参数，包括曝光参数、影像格式，用于辅助航拍的进行；半自动模式模块，包括飞行优先模式和拍摄优先模式，半自动模式下的飞行优先模式：不使用自动航线，而只规定影像采集基线和航带间隔，由人工遥控无人机的飞行路线、相机倾角、飞行速度；AP...

【专利技术属性】
技术研发人员：余诗凡，
申请(专利权)人：湖北无垠智探科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42