[发明专利]一种带自稳系统的倾斜摄影相机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘领域所用的倾斜摄影设备，尤其是涉及一种带自稳系统的倾斜摄影相机及其控制方法。

背景技术

近年来国际遥感和测绘领域发展起来了一项高新技术它就是倾斜摄影技术。它突破了传统航测单相机只能从垂直角度拍摄获取正射影像的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜多个不同角度采集带有空间信息的真实影像，以获取更加全面的地物纹理细节，为用户呈现了符合人眼视觉的真实直观世界。但是目前传统的倾斜摄影相机与飞行器(目前多是旋翼无人机和滑翔式无人机)都是硬性连接或者增加一些减震装置(比如减震棉或者减震球等)，飞行器在高速飞行的过程中会产生高频振动，上述的硬性连接或者物理减震装置不足以过滤掉这种高频振动这样便会对倾斜相机采集到的图像产生不好的影响(如照片糊掉)，传统的方式是通过减小相机传感器的曝光时间来降低采集照片糊掉的可能性，这样在光线不好的天气下同样会带来图像曝光不够充分的缺点；同时倾斜摄影技术要求正射相机尽可能的垂直于地面，特别是多旋翼无人机的特点，在旋翼无人机飞行过程中为了产生航向方向的动力旋翼无人机必须保持机体倾斜这样螺旋桨才能产生向前的推力，无人机速度越快倾斜角度必须越大，如果挂载倾斜摄影设备，每个传感器都会与地面产生一个倾斜角度，如图一所示，这样便会给图像采集和后期的3D建模带来很大的麻烦，同样也会影响建模的质量，如果要保证采集效果和建模质量无人机必须飞行速度不能太高，这样又会降低采集效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自稳系统的倾斜摄影相机及其控制方法，能够降低飞行器的高频振动给倾斜摄影相机带来的影响；增大相机曝光时间，增强图像采集质量；增加无人机飞行速度提高图像采集效率。

本发明采用的技术方案是：

一种带自稳系统的倾斜摄影相机，所述倾斜摄影相机上设有惯导系统和伺服驱动系统；所述惯导系统包括惯导传感器，所述伺服驱动系统包括横滚伺服无刷电机和俯仰伺服无刷电机，所述倾斜摄影相机还包括控制电路系统。

所述惯导传感器包含陀螺仪和加速度计。

所述控制方法包含如下步骤：首先倾斜摄影相机挂载到旋翼无人机上需静止片刻，控制电路系统会对倾斜摄影相机进行初始化校准，使得倾斜摄影相机的俯仰轴和横滚轴都与地平面保持平行；然后无人机起飞在正常工作状态下，姿态算法通过惯导传感器产生数据，便会测得倾斜摄影相机在空中的姿态；最后控制电路系统通过姿态算法便会得出倾斜摄影相机俯仰轴和横滚轴分别与初始状态的差值，继而通过控制横滚伺服无刷电机和俯仰伺服无刷电机使得倾斜摄影相机始终保持与地平面平行。

本发明的有益效果是：

增加自稳系统可以使倾斜相机避免高频振动带来的影响，可以延长相机曝光时间取得更好的图像采集效果。

增加自稳系统无人机的飞行倾角不会影响到倾斜相机的工作因此可以增加无人机的飞行速度从而提高图像的采集效率。

附图说明

图1是多旋翼正常飞行倾斜摄影相机不加自稳示意图；

图2是多旋翼正常飞行倾斜摄影相机加自稳示意图；

图3是带自稳系统的倾斜摄影相机示意图。

其中：1，惯导传感器；2，横滚伺服无刷电机；3，俯仰伺服无刷电机；4，控制电路系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，一种带自稳系统的倾斜摄影相机，所述倾斜摄影相机上设有惯导系统和伺服驱动系统；所述惯导系统包括惯导传感器1，所述伺服驱动系统包括横滚伺服无刷电机2和俯仰伺服无刷电机3，所述倾斜摄影相机还包括控制电路系统4。

所述惯导传感器1包含陀螺仪和加速度计。

所述控制方法包含如下步骤：首先倾斜摄影相机挂载到旋翼无人机上需静止片刻，控制电路系统4会对倾斜摄影相机进行初始化校准，使得倾斜摄影相机的俯仰轴和横滚轴都与地平面保持平行；然后无人机起飞在正常工作状态下，姿态算法通过惯导传感器1产生数据，便会测得倾斜摄影相机在空中的姿态；最后控制电路系统4通过姿态算法便会得出倾斜摄影相机俯仰轴和横滚轴分别与初始状态的差值，继而通过控制横滚伺服无刷电机2和俯仰伺服无刷电机3使得倾斜摄影相机始终保持与地平面平行。

由于本惯导控制系统的控制速率非常快，可以很快的响应无人机自身的姿态变化带来的倾斜相机的姿态变化，从而实时的控制伺服系统对倾斜相机进行校正，然后再结合物理减震系统，倾斜相机便会得到非常好的实用效果，如图2所示，无人机正常倾斜飞行，带自稳系统倾斜相机还是保持与地平面平行。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。