[发明专利]一种基于自动巡航无人机的低空遥感系统及遥感方法

说明书

技术领域

本发明属于航测技术领域，尤其涉及一种基于无人飞行器的低空遥感系统。

背景技术

无人飞行器，尤其是无人机，广泛运用于民用和军事活动中。作为低空飞行平台，无人机，尤其是采用油动动力的无人机，拥有良好的带载能力，能够有效克服地形障碍，完成对地观测的任务。遥感技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。

目前遥感作业主要基于卫星、载人飞机等平台，基于卫星获得的遥感图像具有大空间尺度，低时间、空间分辨率的特征，适用于分析宏观的区域地理信息。基于载人飞机获得的遥感图像可以弥补卫星遥感图像在时间和空间分辨率上的不足，给出某一地区相对具体的遥感信息，但载人飞机的使用成本高昂，所搭载传感器体积庞大且价格昂贵，所以其应用场景受限。因此，迫切需要发展一种轻量化，高时间、空间分辨率，低成本的低空遥感系统，以方便、廉价地收集高分辨率的局部地区地理信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于自动巡航无人机的低空遥感系统，其包括：载荷系统、数据采集系统、数据传输系统及控制系统；

载荷系统包括无人机和增稳云台；增稳云台安装于无人机上，用于挂载遥感设备；

数据采集系统包括遥感设备；

数据传输系统用于无人机与地面的数据通信；

控制系统包括：飞行控制器、云台控制器、数据采集控制器，其中飞行控制器用于控制无人机的飞行状态；云台控制器用于控制云台姿态；数据采集控制器用于控制数据采集设备的开关与数据传输。

优选地，所述控制系统还包括数据通信控制器，用于将数据回传给地面控制站；或是通过移动通信网络将数据上传到在线服务器，由服务器转发给接入网络的地面控制站。

优选地，数据采集控制器包括：

微控制器；

触发电路，该电路与遥感设备相连，根据微控制器的指令，控制遥感设备开启或关闭数据采集功能；

飞行控制器数据通信接口：

连接飞行控制器，实时接收飞行控制器输出的定位信息及相对高度信息；

遥感设备数据通信接口：与遥感设备进行双向数据通信。

数据通信控制器接口：将遥感图像数据传输给数据通信控制器。

优选地，飞行控制器搭载导航器件，对导航器件所获取的信息进行数据融合处理，并控制无人机沿预设航线定高度巡航。

优选地，云台控制器根据飞行器姿态信息实时调整云台姿态，使遥感设备的姿态朝向在不同飞行器姿态下都保持恒定。

优选地，遥感系统将采集到的数据保存在本机的存储卡上待飞行结束后再将数据导出，或者实时将遥感图像通过数据传输系统传回地面控制站。

同时，本发明还提出了一种使用上述低空遥感系统的遥感方法，其包括以下步骤：

步骤11：设定遥感目标区域、飞行高度和/或航线；

步骤12：控制无人机的飞行、航线校正和/或姿态调整；

步骤13：控制遥感系统进行数据采集。

优选地，步骤11进一步包括以下步骤：

步骤111：通过地理信息系统结合GPS卫星定位系统划定目标数据采集区域；

步骤112：根据遥感设备焦距及对遥感数据的空间分辨率需求确定飞行高度；

步骤113：根据高度和遥感设备焦距计算出能够覆盖目标遥感数据采集区域且满足旁向重叠比例的航线；

步骤114：根据规划出的航线和航向重叠比例确定目标遥感区域的数据采集点。

优选地，步骤12进一步包括以下步骤：

步骤121：判定当前航线是否与预设航线发生偏差，若是，则通过飞行控制器对航向进行修正；

步骤122：根据当前飞行器位置间隔固定时长对是否进行数据采集进行判定，若当前飞行器进入数据采集点附近的数据采集区间，则进入飞行姿态判定步骤；

步骤123：若飞行器姿态处于平飞状态，则进入数据采集步骤，若飞行器姿态不平，则通过云台控制器调整云台姿态。

优选地，本发明还包括对遥感设备的拍摄姿态角进行调整，具体步骤如下：

步骤131：确定遥感图像的采集角度；

步骤132：从飞行控制器获得飞行器姿态信息；

步骤133：从云台控制器获得云台姿态信息；