一种基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器技术领域，尤其涉及一种基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统。
【背景技术】
[0002]飞艇作为一种被广泛使用的航空器，具有空中悬浮能力，而且操作驾驶简单方便，能够在低空低速飞行，安全性能较好，对起落的场地要求不高，运营成本也比较低，且易于维护保养。
[0003]现有的通过无人机进行数据采集进而绘制相关区域地图的方案，由于存在碰撞、不稳定等因素制约，难以最大限度对飞行环境进行自动覆盖，均需以人工测量为前提，周期长、投入大，且效率低。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述问题。
[0005]本发明实现方式如下，一种基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统，包括旋翼飞艇、定位导航系统、飞艇无线通信系统和地图服务器;所述定位导航系统通过飞艇通信无线通信模块与地图服务器连接，用于采集并记录无障碍导航飞艇的运动轨迹，根据时空坐标序列形成无障碍导航飞艇的全程运动轨迹文件，并将运动轨迹文件发送至地图服务器;所述地图服务器用于根据全程运动轨迹文件自动生成飞行环境之三维地图。
[0006]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述无障碍导航飞艇还包括摄像头模块，所述摄像头模块设置于无障碍导航飞艇上，并通过飞艇无线通信模块与地图服务器连接，用于拍摄场景照片，将拍摄的照片数据发送至地图服务器。
[0007]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述地图服务器生成三维地图的方式为:接收飞艇全程运动轨迹文件和照片数据，将全程运动轨迹文件转换为GIS数据，对无障碍导航飞艇的全部活动范围，进行基于GIS系统的边界分析及测度量算，获取飞行航程的边缘轮廓与空间结构，自动生成室内(外)三维地图，并结合照片数据对三维地图进行修正。
[0008]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述摄像头模块拍摄的照片上包括时间戳与空间坐标。
[0009]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述全程飞行轨迹文件和照片数据的发送方式包括无线电数据链、WIFI或数据卡拷贝。
[0010]本发明实施例采取的技术方案还包括:定位导航系统包括飞艇定位导航模块、轨迹记录模块、地面定位控制点模块、地面导航服务器，所述飞艇定位导航模块和轨迹记录模块分别设置于无障碍导航飞艇上，地面定位控制点模块设置于室内外的关键位置，具有精确空间坐标值，所述飞艇定位导航模块通过与地面定位控制点模块进行通信连接，利用三角测量原理获取自身位置信息并将该位置信息及时间发送至地面导航服务器;所述地面导航服务器根据规划路径对所述飞艇进行三维导航;所述轨迹记录模块实时采集并记录无障碍导航飞艇的运动轨迹，按顺序记录无障碍导航飞艇的时空坐标序列，形成全程运动轨迹文件，并与所述地面导航服务器进行实时数据交换。
[0011]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述无障碍导航飞艇上还设有碰撞感应模块、动力控制模块和超声波发射感应模块，所述碰撞感应模块用于检测碰撞信号，并将碰撞信号传输至动力控制模块;所述超声波发射感应模块用于侦测无障碍导航飞艇四周的障碍物，发现障碍物则将障碍物及其距离信号传输至动力控制模块;所述动力控制模块根据碰撞信号或障碍物及其距离信号自动调整无障碍导航飞艇的动力、飞行姿态及飞行方向。
[0012]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述飞艇无线通信模块与动力控制系统相集成，用于完成地面站到无障碍导航飞艇的遥控指令的发送接收，以及无障碍导航飞艇到地面站的遥测数据或视频图像的发送接收，并将地面站的遥控指令传输至动力控制模块，所述动力控制模块根据地面站的遥控指令调整无障碍导航飞艇的动力、飞行姿态及飞行方向。
[0013]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述定位导航模块的导航方式为:地面导航服务器向飞艇无线通信模块发送导航信息，飞艇无线通信模块将导航信息传输至动力控制模块，动力控制模块根据导航信息控制无障碍导航飞艇前后、上下、左右、快慢运动模式，实现三维导航飞行;或通过地面无线通信模块发送人工指令进行遥控飞行。
[0014]本发明实施例的基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统，通过定位导航模块动态获取无障碍导航飞艇的时空信息，并根据规划线路进行三维导航，或人工控制飞行；通过增加碰撞感应、超声波发射感应和无线电通信控制功能，在飞行过程中自动侦测及避让障碍物，或在发生碰撞后自动调整飞行路线，从而有效避免坠落、中断及损坏，实现了自主智能，能够克服外部约束，实现室内(外)无障碍、定点、定向、基于规划线路的三维自动导航飞行，通过超声波感应与碰撞感应，全方位覆盖被测区域、获取边界轮廓及空间结构，自动进行室内(外)立体空间数据采集并生成三维地图，解决了室内(外)地图测绘人工繁琐、投入大、周期长、更新维护难等问题，以机器自动测绘取代人工，降低成本、提高效率。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例的基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]请参阅图1，是本发明实施例的基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统的结构示意图。本发明实施例的基于无障碍导航飞艇的三维地图自动测绘系统包括旋翼飞艇、定位导航系统、无线通信系统、摄像头模块和地图服务器;其中，定位导航系统由飞艇定位导航模块、轨迹记录模块、地面定位控制点模块、地面导航服务器组成，无线通信系统由飞艇无线通信模块及地面无线通信模块组成，飞艇定位导航模块及轨迹记录模块、飞艇无线通信模块和摄像头模块分别设置于飞艇上，且飞艇定位导航模块通过无线通信系统与地面导航服务器相连，摄像头模块通过无线通信系统与地图服务器连接;定位导航模块用于动态获取飞艇飞行中位置信息，根据自身位置信息、控制点坐标及规划线路实现室内(外)三维导航飞行或人工控制飞行;在此过程中记录飞艇的运动轨迹，根据时空坐标序列，形成全程运动轨迹文件，将运动轨迹文件发送至地图服务器;摄像头模块用于拍摄场景照片，并将拍摄的照片数据通过无线通信模块发送至地图服务器;地图服务器用于根据飞艇的运动轨迹文件生成室内(外)三维地图，并结合照片数据对三维地图进行修正;在本发明实施例中，所述无障碍导航飞艇为多旋翼动力无障碍导航飞艇。
[0018]无障碍导航飞艇上还设有碰撞感应模块、超声波发射感应模块及动力控制模块，碰撞感应模块、超声波发射感应模块和飞艇无线通信模块分别与动力控制模块相集成，定位导航模块与飞艇无线通信模块及动力控制模块连接，且轨迹记录模块和摄像头模块分别通过无线通信系统与地图服务器连接;具体地，
[0019]碰撞感应模块设置于飞艇艇囊外侧的多个突出部位，用于在发生碰撞时检测碰撞信号，并将碰撞信号传输至动力控制模块，动力控制模块根据碰撞信号自动调整飞艇动力、飞行姿态及飞行方向；在本发明实施例中，飞艇的旋翼四周还设有碳纤维护栏，碰撞感应模块还设置于碳纤维护栏的突出部位上，通过碳纤维护栏保护旋翼，避免碰撞导致损坏。
[0020]超声波发射感应模块设置于飞艇的前后部位，用于侦测飞艇四周一定范围内的障碍物，发现障碍物则将障碍物及距离信号传输至动力控制模块，动力控制模块根据障碍物及距离信号自动改变飞行姿态及路线，使飞艇及时避让碰撞。
[0021]无线通信系统用于完成地面站到飞艇的遥控指令的发送接收，以及飞艇到地面站的位置数据或视频图像的发送接收，并将地面站的遥控指令传输至动力控制模块，动力控制模块根据地面站的遥控指令调整飞艇动力、飞行姿态及飞行方向，实现飞艇人工控制;其中，无线通信系统可采用WIFI连接或无线电数据链路，后者作为多模式通信系统，分为上行链路和下行链路，上行链路完成地面站到无人机遥控指令的发送接收，下行链路完成无人机到地面站的遥测数据或视频图像的发送接收，并根据定位信息的传输，利用上下行链路进行测距;无线电数据链系统调制模式包括2FSK、BPSK、OFDM及直接扩频等。