CN104062980A - 一种无人机机载全景监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种无人机机载全景监测系统，将航空遥感图像实时传输到地面，并生成全景遥感图像的实时监测系统；系统由无人机及遥感器子系统、信息传输与地面保障子系统和全景拼接处理子系统组成；其中，无人机搭载遥感器，用于获取遥感信息；信息传输与地面保障子系统中的信息传输设备用于传输无人机、云台和遥感器的状态和控制信号及下传图像，而地面保障设备用于运输、存贮系统设备，并为系统设备提供全方面的地面保障；全景拼接处理子系统用于实现对下传的图像信息完成自动全景拼接实现实时监测；本发明确保监测设备便于非专业用户使用，操作简单，便于在各个行业的应用，具有部署方便、机动性高、信息实时性高等特点。

Description

一种无人机机载全景监测系统

技术领域

本发明属于航空遥感领域，特别涉及一种无人机机载全景监测系统，并生成全景遥感图像的实时监测系统。

背景技术

近年来，随着国民经济的发展，航空摄影应用越来越广泛，尤其是国家已经宣布开放低空资源，因此采用无人机作为航空摄影平台已成为目前发展的主流，且采用无人机作为载荷平台避免了申请空域等繁琐的手续，且飞行成本低。

另一方面，随着人口爆炸性增长，各类自然灾害和突发事件(如东突、藏独等)频发，若不能及时了解事态的进展，会严重限制对灾害的救援评估和对突发事件的控制处理，从而造成更为严重的人员伤亡和经济损失，因此，迫切需要具有部署方便、机动性高、信息实时性高的实时动态监测设备。

目前，现有的产品均为无人机、遥感器及传输设备的简单组合，将图像信息传回后，需要进一步的处理，不能及时获取第一手的信息，其各组成部分相互关联性差，需要多个专业人员的同时协同操作，且对操作人员专业要求较高，产品系统性差、功能单一、可靠性低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种无人机机载全景监视系统，可以在航空遥感摄影过程实时获得全景信息，且系统具有功能多样、可靠性高、操作简单、扩展性强的特点，可避免在各类突发的自然灾害和事件中，由于信息延时而造成的不必要的人员伤亡和经济损失。

本发明的技术方案是：一种无人机机载全景监测系统，包括无人机及遥感器子系统、信息传输与地面保障子系统、全景拼接处理子系统，上述三个子系统均位于车载方舱内；无人机及遥感器子系统包括无人机和遥感器，遥感器通过遥感器稳定云台搭载于无人机上，工作时，无人机飞离车载方舱并实时获取需求的遥感图像信息；信息传输与地面保障子系统包括信息传输设备和地面保障子系统；信息传输设备分为发射装置和接收装置，装载于无人机和地面保障子系统上，用于传输无人机、遥感器、遥感器稳定云台的状态控制信号，同时，信息传输设备将无人机上遥感器获取的遥感图像信息传送至全景拼接处理子系统；全景拼接处理子系统将实时传回的遥感图像信息进行实时处理拼接，形成全景图像；地面保障子系统包括通信设备、飞控系统、空调设备、无人机储运舱，通信设备用于与工作时与外部进行通信，飞控系统用于对无人机进行飞行控制，空调设备对车载方舱内部进行温度控制，无人机储运舱用于非工作状态时无人机的存放。

所述无人机采用无人直升机或无人固定翼机。

所述遥感器采用商用遥感器、高分辨率遥感器或多光谱遥感器。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明是由无人机及遥感器子系统、信息传输与地面保障子系统和全景拼接处理子系统组成无人机机载全景监测系统，可以对目标进行实时观测，实现了监测设备的部署方便、机动性高、信息实时性高的特点；

2、本发明的无人机不仅可以采用直升机也可以是固定翼无人机，采用无人直升机的优点是：起降占地小、地形要求低、可在空中悬停，能够对移动目标实施如影随行的跟踪；采用固定翼无人机的优点是：可以在短时间内高效获取监测目标的情况；

3、本发明中的遥感器类型可根据用户不同的需求进行更换，满足用户实现不同光谱监测、高分辨率监测等多种要求；

4、本发明中的地面保障子系统和全景处理拼接子系统不仅可以确保整系统的机动部署，且内部保障设备及控制系统可以实现对无人机的自主飞行控制、航线规划及其图像的全景实时拼接，便于非专业人士的操控并能确保用户得到需要的监测结果，提高监测效率，并且还可降低操作人员的劳动强度。

5、本发明中的地面保障子系统和全景处理拼接子系统均可进行功能性扩展，对于全景处理拼接子系统，不仅能能够实现实时全景拼接，还可实现目标的快速定位、图像三维立体数据库的生成等；地面保障子系统也可根据用户的实际需要进行新功能的开发，如可增加商会会商系统、增加与指挥部门的联系的相关设备等。

附图说明

图1为本发明系统组成原理图；

图2为本发明系统的工作示意图；

图3为无人机机载全景监测系统的无人机、遥感器、云台与地面保障子系统的传输控制系统框架；

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明无人机机载全景监测系统包括无人机及遥感器子系统、信息传输与地面保障子系统、全景拼接处理子系统，上述三个子系统均位于车载方舱内；无人机及遥感器子系统包括无人机和遥感器，遥感器通过遥感器稳定云台搭载于无人机上，工作时，无人机飞离车载方舱并实时获取需求的遥感图像信息；信息传输与地面保障子系统包括信息传输设备和地面保障子系统；信息传输设备分为发射装置和接收装置，装载于无人机和地面保障子系统，用于传输无人机、遥感器、遥感器稳定云台的状态控制信号，同时，信息传输设备还将无人机上遥感器获取的遥感图像信息传送至全景拼接处理子系统；全景拼接处理子系统，将系统工作实时传回的遥感图像信息进行实时处理拼接，形成全景图像；地面保障子系统包括通信设备、飞控系统、空调设备、无人机储运舱，通信设备用于与工作时与外部进行通信，飞控系统用于对无人机进行飞行控制，空调设备对车载方舱内部进行温度控制，无人机储运舱用于非工作状态时无人机的存放。

所述的遥感器搭载平台，不仅可以选择无人直升机，也可以选择无人固定翼机；

所述的遥感器不仅可以选择商用遥感器、高分辨率专用遥感器或者是多光谱遥感器，也可根据用户的不同需求，选择其它可利用的光学载荷；

所述的遥感器通过遥感器稳定云台搭载于无人机上，能够保证遥感器在获取图像信息时的搜索、跟踪和定位等功能；目前，大多使用的云台是三轴惯性稳定云台。

所述的飞控系统可对无人机的进行自动控制，便于非无人机专业操作人员的操作；

所述的全景拼接处理子系统可将系统获取的图像信息进行实时的全景拼接，且该子系统也可以推广为其他能够进行图像遥感监测信心的实时处理及提取，便于该系统功能的扩展，如实现目标的快速定位、图像三维立体数据库的生成等；其中全景拼接处理子系统可选用《Panoramic dynamic data acquisitionsystem based on unmanned helicopter》，Process of SPIE2012，2012，Vol.8542当中的方式。

本发明针对遥感信息获取需要具有部署方便、机动性高、信息实时性高的实时动态监测设备，其系统工作示意图如图2所示。整个系统工作所有的设备由一台方舱车装载全部设备，不仅能提供全套设备的运输、存贮、供电等地面保障功能，也能进行人性化功能的扩展，如形成商务会商系统等，可根据用户的任务需求实时机动部署；遥感器通过遥感器稳定云台装载在无人机上，遥感器的可根据用户的需求选择相应的遥感器，主要有普通商用遥感器、高分辨率遥感器或者多光谱遥感器，如需要高分辨率较高的图像信息时，可安装高分辨专用遥感器，如果需要不同光谱的图像信息，可安装多光谱遥感器；而无人机携带遥感器获得的图像通过信息传输设备实时传输到地面保障的方舱车中，由全景拼接处理子系统对其进行实时的拼接成便于用户监测的全景图像；此外地面保障子系统还包含了通信设备、飞控系统、空调设备、无人机储运舱，可为非专业人士提供操作无人机、遥感器稳定云台提供必要的信息保障和专业保障。

如图4所示，无人机机载全景监测系统的工作流程如下：

(1)系统工作时，首先对遥感器进行供电；

(2)对云台、传输设备供电；

(3)根据飞行任务对飞控系统进行设置；

(4)向无人机、遥感器及云台发出工作指令；

(5)遥感器工作进行拍摄，获取遥感图像信息；

(6)将遥感图像传输至全景拼接处理子系统；

(7)全景拼接处理子系统对遥感图像进行有效信息提取，并进行图像拼接，获得待监测地区的图像信息；

(8)系统断电工作结束。

无人机机载全景监测系统的无人机、遥感器、云台与地面保障子系统的传输控制系统框架如图3所示，无人机的运动状态、无人机的运动控制、遥感器的控制和云台的控制等数字信号，均通过通信设备的数字通道与地面保障子系统通信，而光学载荷获取的图像信息由通信设备的图像传输通道传输到地面的全景拼接处理子系统，进行实时的图像全景拼接处理。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种无人机机载全景监测系统，其特征在于：包括无人机及遥感器子系统、信息传输与地面保障子系统、全景拼接处理子系统，上述三个子系统均位于车载方舱内；无人机及遥感器子系统包括无人机和遥感器，遥感器通过遥感器稳定云台搭载于无人机上，工作时，无人机飞离车载方舱并实时获取需求的遥感图像信息；信息传输与地面保障子系统包括信息传输设备和地面保障子系统；信息传输设备分为发射装置和接收装置，装载于无人机和地面保障子系统上，用于传输无人机、遥感器、遥感器稳定云台的状态控制信号，同时，信息传输设备将无人机上遥感器获取的遥感图像信息传送至全景拼接处理子系统；全景拼接处理子系统将实时传回的遥感图像信息进行实时处理拼接，形成全景图像；地面保障子系统包括通信设备、飞控系统、空调设备、无人机储运舱，通信设备用于与工作时与外部进行通信，飞控系统用于对无人机进行飞行控制，空调设备对车载方舱内部进行温度控制，无人机储运舱用于非工作状态时无人机的存放。

2.根据权利要求1所述的一种无人机机载全景监测系统，其特征在于：所述无人机采用无人直升机或无人固定翼机。

3.根据权利要求1所述的一种无人机机载全景监测系统，其特征在于：所述遥感器采用商用遥感器、高分辨率遥感器或多光谱遥感器。