一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱制造技术

本发明专利技术公开了一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，包括竖直转动框架、横向转动框架、竖直转动轴、横向转动轴组、第一力矩电机、第二力矩电机、倾斜拍摄相机、控制组件以及一用于与飞行器进行固定的安装部。本发明专利技术能够多自由度的进行拍摄，拍摄角度更佳，同时由于采用航空倾斜影像，拍摄的影像更加真实；本发明专利技术进一步的进行误差的补偿，拍摄目标时，能够进行更高精度的拍摄和被动定位。

An integrated inclined aerial pod based on passive geolocation Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱
本专利技术涉及被动地理定位技术，尤其涉及一种适用于中小型无人机平台的基于被动地理定位技术的侦察测绘一体化倾斜航摄装备。
技术介绍
早期光电吊舱普遍采用视频摄像机作为信息获取的有效载荷，对跟踪目标的定位多采用“目标跟踪+激光测距测角定位”技术路线，采用此种技术路线的光电吊舱容易受到平台震动、升降机构、稳定平台、安装误差、换算误差等多种因素的影响，目标定位精度较低、精度提升受限，并且无法利用所获取的视频图像数据对地理信息产品进行更新，同时由于采用激光主动探测模式对目标进行定位，激光照射波束容易被告警系统截获，失去稍纵即逝的战机，进而降低整个武器系统的作战效能。在支援各种战术行动、精确打击军事应用方面有差距，不适应情报侦察高分辨率、高精度的需求发展趋势,需要解决侦察目标高动态感知与目标高精度被动定位之间的矛盾。近年来，随着国家“数字地球”战略和各地“数字城市”建设的实施，以及面向公众的各种基于GIS的互联网服务的快速推广，人们对地理信息的需求已不再局限于平面二维地图，开始对三维地图的需求日益强烈，高分辨率卫星遥感影像、街景影像已进入人们的日常生活，地理信息中航空摄影应用业务进入跨越式发展。传统的航空摄影只能从垂直角度拍摄，无法获取建筑物侧面真实纹理，建模成果往往与真实场景不一致，因此，需要解决地理信息成果数据多样性同地理信息采集装备单一之间的矛盾。倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术。它颠覆了只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。航空倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验，扩展遥感影像的应用领域，使遥感影像的行业应用更加深入。
技术实现思路
本专利技术为解决侦察目标高动态感知与目标高精度被动定位、数字城市建设数据多样性方面存在的问题，专利技术了一种适用于无人机载飞行平台，侦察测绘功能于一体的倾斜航摄光电吊舱。本专利技术为解决其技术问题，提供了一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱包括竖直转动框架、横向转动框架、竖直转动轴、横向转动轴组、第一力矩电机、第二力矩电机、倾斜拍摄相机、控制组件以及一用于与飞行器进行固定的安装部；安装部的下端上具有竖直轴孔，竖直转动轴的上部转动连接于竖直轴孔内，下部固定有竖直转动框架，竖直转动框架为倒U型，倒U型的两U型边上相对设置有第一横向轴孔与第二横向轴孔，横向转动轴组包括第一横向转动轴和第二横向转动轴，第一横向转动轴的一端转动连接于第一横向转动轴内，第二横向转动轴的一端转动连接于第二横向转动轴内，第一横向转动轴的另一端与第二横向转动轴的另一端之间固定连接所述横向转动框架；倾斜拍摄相机固定于横向转动框架上；第一力矩电机连接竖直转动轴，第二力矩电机连接横向转动轴组，以分别用于驱动竖直转动框架沿着竖直方向转动，驱动横向转动框架在水平方向转动；控制组件分别电性连接第一力矩电机以及第二力矩电机以分别控制它们的工作状态。实施本专利技术的基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，具有以下有益效果：本专利技术能够多自由度的进行拍摄，拍摄角度更佳，同时由于采用航空倾斜影像，拍摄的影像更加真实；本专利技术进一步的进行误差的补偿，拍摄目标时，能够进行更高精度的拍摄和被动定位。本专利技术具备目标识别、惯性空间坐标保持两种目标跟踪模式，测试结果显示，当飞行高度为1000米时，目标实时定位精度优于6.5米，正射影像后处理定位精度优于0.3米，倾斜影像后处理定位精度优于0.5米。本专利涉及的POS与相机固联进行实时目标高精度定位的技术已经过实际验证，侦测一体倾斜航摄光电吊舱安装操控简单,具备航向、横滚两轴稳定，体积小重量轻，具备良好的飞行平台适应性。经过实际飞行测试，能够在无需布设控制点的情况下，实现了1:2000大比例尺航摄数据采集，并基于倾斜影像对城市进行三维自动化建模，该成果已经服务于数字城市建设，获得了良好的用户反馈。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的侦测一体倾斜航摄光电吊舱整体结构图；图2是系统信号流程图；图3是侦测一体倾斜航摄光电吊舱配套软件组成示意图；图4是侦测一体倾斜航摄光电吊舱原理框图；图5是内外交联关系示意图图6是控制回路框图；图7是直接地理定位工作原理。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本周采用两轴两框架(方位和横滚)结构布局，整体为球形，使系统具有更好的气动外形。参考图1，一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱包括竖直转动框架3、横向转动框架5、竖直转动轴2、横向转动轴组(位于横向转动框架5的左右两侧，图中未示出)、第一力矩电机、第二力矩电机、倾斜拍摄相机6、控制组件、POS定位组件4以及一用于与飞行器进行固定的安装部1；安装部1的下端上具有竖直轴孔(安装部1下部与竖直转动轴2连接处，图中未示出)，竖直转动轴2的上部转动连接于竖直轴孔内，下部固定有竖直转动框架3，竖直转动框架3为倒U型，倒U型的两U型边上相对设置有第一横向轴孔与第二横向轴孔(在横向转动框架5的左右两侧，图中未示出)，横向转动轴组包括第一横向转动轴和第二横向转动轴，第一横向转动轴的一端转动连接于第一横向转动轴内，第二横向转动轴的一端转动连接于第二横向转动轴内，第一横向转动轴的另一端与第二横向转动轴的另一端之间固定连接所述横向转动框架5；倾斜拍摄相机6固定于横向转动框架5上；第一力矩电机连接竖直转动轴2，第二力矩电机连接横向转动轴组5，以分别用于驱动竖直转动框2架沿着竖直方向转动，驱动横向转动框架5在水平方向转动；控制组件分别电性连接第一力矩电机以及第二力矩电机以分别控制它们的工作状态，从而驱动框架进行转动。POS定位组件4固定安装在横向转动框架5上，并电性连接所述控制组件，以将采集的航向、航姿、位置以及速度信息传输控制组件。为满足侦测一体的技术要求，吊舱的伺服稳定及跟踪控制支持电气锁止、惯性空间稳定、导航空间稳定以及瞄准线稳定四种工作方式，系统信号流程如图2所示。其中，陀螺稳定平台简称陀螺平台、惯性平台，是利用陀螺仪特性保持平台台体方位稳定的装置。用来测量运动载体姿态，并为测量载体线加速度建立参考坐标系，或用于稳定载体上的某些设备。它是导弹、航天器、飞机和舰船等的惯性制导系统和惯性导航系统的主要装置。陀螺稳定平台是惯性导航、惯性制导、惯性测量等惯性技术应用系统的核心部件之一，可隔离载体的扰动而保持其稳定性，为光电探测器等放置在平台上的测量元件提供准确的惯性空间指向，是伺服跟踪系统的基石。陀螺稳定平台泛指采用陀螺仪为反馈元件，隔离动基座对负载的角扰动，使负载稳定在固定的惯性空间的转台。当负载的支承轴无任何干扰力矩作用时，平台将相对惯性空间始终保持在原来的角位置上。当负载因干扰力矩作用而偏离原来的方位时，陀螺敏感测量轴的变化的姿态角或角速率，并经过控制系统后反馈给电机，通过电机产生补偿力矩对干扰力矩进行补偿，从而使负载保持稳定。框架角是指安装轴系转动部件相对与固定结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，其特征在于，包括竖直转动框架、横向转动框架、竖直转动轴、横向转动轴组、第一力矩电机、第二力矩电机、倾斜拍摄相机、控制组件以及一用于与飞行器进行固定的安装部；安装部的下端上具有竖直轴孔，竖直转动轴的上部转动连接于竖直轴孔内，下部固定有竖直转动框架，竖直转动框架为倒U型，倒U型的两U型边上相对设置有第一横向轴孔与第二横向轴孔，横向转动轴组包括第一横向转动轴和第二横向转动轴，第一横向转动轴的一端转动连接于第一横向转动轴内，第二横向转动轴的一端转动连接于第二横向转动轴内，第一横向转动轴的另一端与第二横向转动轴的另一端之间固定连接所述横向转动框架；倾斜拍摄相机固定于横向转动框架上；第一力矩电机连接竖直转动轴，第二力矩电机连接横向转动轴组，以分别用于驱动竖直转动框架沿着竖直方向转动，驱动横向转动框架在水平方向转动；控制组件分别电性连接第一力矩电机以及第二力矩电机以分别控制它们的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，其特征在于，包括竖直转动框架、横向转动框架、竖直转动轴、横向转动轴组、第一力矩电机、第二力矩电机、倾斜拍摄相机、控制组件以及一用于与飞行器进行固定的安装部；安装部的下端上具有竖直轴孔，竖直转动轴的上部转动连接于竖直轴孔内，下部固定有竖直转动框架，竖直转动框架为倒U型，倒U型的两U型边上相对设置有第一横向轴孔与第二横向轴孔，横向转动轴组包括第一横向转动轴和第二横向转动轴，第一横向转动轴的一端转动连接于第一横向转动轴内，第二横向转动轴的一端转动连接于第二横向转动轴内，第一横向转动轴的另一端与第二横向转动轴的另一端之间固定连接所述横向转动框架；倾斜拍摄相机固定于横向转动框架上；第一力矩电机连接竖直转动轴，第二力矩电机连接横向转动轴组，以分别用于驱动竖直转动框架沿着竖直方向转动，驱动横向转动框架在水平方向转动；控制组件分别电性连接第一力矩电机以及第二力矩电机以分别控制它们的工作状态。2.根据权利要求1所述的基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，其特征在于，还包括POS定位组件，POS定位组件固定安装在横向转动框架上，并电性连接所述控制组件，以将采集的航向、航姿、位置以及速度信息传输控制组件。3.根据权利要求1所述的基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，其特征在于，还包括两组反馈组件，以分别对应竖直转动框架以及横向转动框架；每组反馈组件包括IMU、方位码盘、测角板，第一组反馈组件的IMU、方位码盘安装在竖直转动轴上，第二组反馈组件的IMU、方位码盘安装在横向转轴上；IMU用于测量框架的角速度信息，方位码盘测得数据经由对应的测角板处理后得出框架的方位；所述控制组件还用于根据两组反馈组件的反馈数据来控制第一力矩电机以及第二力矩电机，来对框架进行定位，驱动框架进行运动，并抑制外部扰动。4.根据权利要求3所述的基于被动地理定位技术的侦测一体倾斜航测吊舱，其特征在于，还包括GPS，GPS固定安装在横向转动框架上，并电性连接所述控制组件，以将采集的位置信息传输控制组件；控制组件采用补偿杆臂值的GPS位置作为观测量，根据下述位置误差测量方程进行误差补偿：式中，为惯性测量单元的观测值，由惯性测量单元的真值和误差组成，为卫星接收观测值，由惯性测量单元的真值杆臂效应补偿量以及平台陀螺漂移引起的位置偏移ωP组成，上标n表示导航坐标系，下标b表示载体坐标系，表示GPS在载体坐标系相对导航坐标系的姿态旋转矩阵。5.根据权利要求4所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，
申请(专利权)人：武汉新瑞通达信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42