[发明专利]一种无人机航测用像移补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机航测领域，具体地，涉及一种无人机航测用像移补偿装置及方法。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机航测技术得到了广泛的应用。在航测过程中，由于无人机飞行相对航高较低（一般为300-1000米），速度快（一般为30米/秒），使用的相机大部分为民用单反照相机，一般都固定于机身上，快门速度约为1/1000秒。在航摄过程中，相机曝光瞬间会产生较大前进方向像移，一般会占到1/3到1个象元，致使测量误差急剧增大。且无人机在飞行过程中是以空速为准，受风速及风向的影响，顺逆风时，地速（gps速度）也会随之加大或减小，像移量也随之变化。

传统的像移补偿办法均应用于大型的载人航测飞机上，如改造专业航测相机的ccd电子线路的行扫方式，或者通过机械装置推动相机产生与地速相反的后移速度，使拍照瞬间相机相对地面速度为近似为0。上述方式结构复杂，成本高，只适用于大型航测飞机。小型无人机采用的相机一般为成品民用相机，很难改变其电子线路；如采用相机后移方式，后移的动力，滑轨，制动都需要较多的能量储备和运动空间，由于无人机整体重量轻，机舱小，难以搭载。且由于后移过程中，相机的惯性很大，会对飞机的姿态产生严重影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种无人机航测用像移补偿装置，具有体积小、重量轻、结构简单、能耗低等特点，便于在航测无人机上应用。

本发明的另一个目的是提供一种无人机航测用像移补偿方法，可以减小无人机航测中航向像移量，提高测量精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机航测用像移补偿装置，包括水平设置在机舱内的转轴，所述转轴垂直于机身轴线，还包括安装在所述转轴上且可绕所述转轴旋转的相机安装平台、以及用于与无人机飞行控制计算机连接的电机，所述电机与相机安装平台连接。

进一步地，所述电机为步进电机，所述步进电机通过丝杠及丝杠螺母与相机安装平台连接。

进一步地，所述转轴为Ω轴。

进一步地，所述转轴通过平台支座安装在机舱内。

一种无人机航测用像移补偿方法，包括：

（1）无人机起飞进入航测区域后，无人机飞行控制计算机实时采集地速，通过设定航高，计算出无人机相对航线方向的地面某点的角速度ω，ω=地速/航高，将此值发送给电机并发送启动命令，使电机带动相机安装平台绕转轴产生相等的角速度，带动相机转动，使相机光轴与航线方向的地面某点相对静止；

（2）当相机安装平台转至使相机光轴与机舱底面垂直时，无人机飞行控制计算机发出拍照指令，控制相机快门拍照；且所述无人机飞行控制计算机控制相机安装平台继续以角速度ω转动至少至拍照完成；

（3）无人机飞行控制计算机控制电机进行反转，带动相机安装平台回到初始位置，完成一个拍摄周期，此时电机停转锁住，等待下一个启动命令。

进一步地，在所述步骤（1）中，所述电机为步进电机，所述步进电机通过丝杠及丝杠螺母带动相机安装平台转动；且所述无人机飞行控制计算机发送启动命令给步进电机时，所述丝杠螺母位于其行程的起始位置；在所述步骤（2）中，相机光轴与机舱底面垂直时，即为丝杠螺母位于其行程的中间位置时；且所述无人机飞行控制计算机控制相机安装平台继续以角速度ω转动到丝杠螺母的行程终点位置。

进一步地，在所述步骤（3）中，所述电机反转速度大于其正转速度。

本发明通过采用以上技术方案，其具有以下有益效果：

1、可减小无人机航测中航向像移量，提高测量精度；

2、可根据拍照前的地速（gps速度），调整电机转速，使像移量减至最小；

3、由无人机飞行控制计算机控制电机的速度和方向，使电机的速度和精度达到最高；

4、结构简单、重量轻、惯性小、成本低，适合无人机搭载；

5、此平台可作为某些相机云台的底座，在减小航向像移的同时减少姿态像移。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的无人机航测用像移补偿装置的结构示意图（转动起始姿态）；

图2为本发明的无人机航测用像移补偿装置的结构示意图（曝光点姿态）；

图3为本发明的无人机航测用像移补偿装置的结构示意图（转动终点姿态）。

具体实施方式