[发明专利]具有旋偏修正的无人机航摄系统、无人机和航摄方法

说明书

技术领域

本发明涉及航摄技术，特别是具有旋偏修正的无人机航摄系统、无人机和航摄方法。

背景技术

传统中高空飞机航摄过程中，主要利用稳定座架手动修正飞机旋角，因而需要人员参与，自动化程度较低，而且稳定座架功耗大、体积大，重量近100公斤，这都使飞机的载荷增大，而且手动修正操作也难以及时和准确。

近年来，总重量20-25公斤、载荷5公斤左右的轻型测绘无人机已成为一种重要的航摄装备，特别是用于低空航摄，其获取影像辨率高，机动灵活性强、经济实用，然而，轻型测绘无人机由于重量轻、体积小而受风和气流影响较大，航空摄影过程中姿态变化幅度比较大，即，会产生较大的飞机偏差旋角，严重影响影像质量。大飞机航摄过程中，

图1根据现有技术的航摄系统的示意图，其中显示出航摄影像旋角的产生。如图1所示，航摄飞机在飞行时的实际航向(在图1中以虚线箭头所示)会在预定的设计航向X附近波动，受侧风等原因的影响，由相机拍摄的航片总是与设计航向产生一个角度差(例如K1)，特别是无人机由于轻小而在实际飞行中可能出现较大偏差(例如K2)。这种偏差旋角在不进行修正技术处理的情况下(例如对于无人机航摄而言)可达10-30度。

然而，传统的采用稳定座架手动修正飞机旋角的方式无法应用于轻型无人机航摄，这是因为轻型无人机载荷小，因而无法装载旋角修正人员以及笨重的稳定座架。在这种情况下，无人机航摄影像的旋角常常超出容许范围，使航摄成果质量和测图效率均较低。

发明内容

本发明的各实施例提供具有旋偏修正的无人机航摄系统、无人机和航摄方法，能够提高航摄的质量和效率。

根据本发明的一个方面，提供一种具有旋偏修正的无人机航摄系统，用于无人驾驶的航摄飞机，包括：

旋角确定单元，包括：用于测量所述航摄飞机的机头指向的全球导航卫星系统(GNSS)接收机；和计算模块，所述计算模块根据所述航摄飞机的预定航向、所述机头指向而实时确定所述航摄飞机的机头旋角；

云台，其能够根据所述机头旋角而朝向所述预定航向旋转；

相机，其安装在所述云台上，并能够随所述云台旋转而转向所述预定航向进行航摄。

较佳地，在本发明的各实施例中，所述旋角确定单元包括：用于测量所述航摄飞机的角度变化的陀螺，所述计算模块根据所述航摄飞机的预定航向、所述机头指向和所述角度变化而实时确定所述机头旋角。

较佳地，在本发明的各实施例中，

所述GNSS接收机包括分开的第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线沿从所述航摄飞机的机头到机尾的方向分开布置，或沿从所述航摄飞机的左翼到右翼的方向分开布置；

和/或

所述GNSS接收机包括分开的第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线具有相同的竖直高度；

和/或

所述GNSS接收机包括分开的第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线沿水平方向分开80cm以上。

较佳地，在本发明的各实施例中，

所述云台具有水平方向旋转自由度和/或竖直方向旋转自由度。

和/或

所述云台通过单级或多级齿轮传动系统而旋转；

和/或

所述云台由所述航摄飞机的舵机驱动旋转，其中所述舵机根据由所述旋角确定单元确定的所述机头旋角而驱动所述云台朝向所述预定航向旋转。

根据本发明的另一方面，提供一种无人机，包括：

如前所述的无人机航摄系统。

根据本发明的又一方面，提供一种航摄方法，包括以下步骤：

根据无人驾驶的航摄飞机的预定航向、机头指向而实时确定所述航摄飞机的机头旋角；

根据所述机头旋角而使相机转向所述预定航向进行航摄。

较佳地，在本发明的各实施例中，根据所述航摄飞机的预定航向、所述机头指向和所述航摄飞机的角度变化而实时确定所述机头旋角。

较佳地，在本发明的各实施例中，在以下至少一种情况下确定所述航摄飞机的角度变化并且根据所述航摄飞机的预定航向、所述机头指向和所述航摄飞机的角度变化而实时确定所述机头旋角：

所述航摄飞机处于转弯操作过程中；

用于确定所述机头指向的天线信号的强度超出预定范围；

电磁干扰强度高于预定值。

较佳地，在本发明的各实施例中，当所述机头旋角在0-30度时，根据所述机头旋角而使相机转向所述预定航向进行航摄。