一种无人机航拍系统和航拍方法

文档序号:9488979阅读:639来源:国知局
一种无人机航拍系统和航拍方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人飞行机拍摄技术领域,尤其涉及一种无人机航拍系统和航拍方法。
【背景技术】
[0002]随着无人机技术的不断成熟和发展,由于无人机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势,使得无人机在民用方面应用较广泛,主要应用市场包括:航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、农田信息监测、管道、高压输电线路巡查、野生动物保护、科研实验、海事侦察、鱼情监控、环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划、数字化城市建设等多个领域,由于对航空产品对安全性的严格要求和航空管制的原因,使人们不敢问津。在今后几年,将是通用航空事业和无人机事业发展的时代。据分析,来几年我国大量民用无人机的市场需求,无人机应用远景较好,但在现阶段相关应用还处于尚未形成、规模的初级阶段。现有多旋翼无人机,主要优点是可以垂直起降,对场地要求较低,有安全冗余,安全性较高,可负载总类广泛,因此将会得到大范围应用市场。
[0003]现有技术中的航拍方法,由于无人机的飞行环境难以控制,且图像回传信道的信噪比不稳定导致航拍所得到的图像质量较差,难以满足应用需求,限制了无人机航拍在工、农业上的应用。

【发明内容】

[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种无人机航拍系统和航拍方法,改善了航拍图像的传输效果,提高了航拍图像的质量。
[0005]技术方案:为实现上述目的,本发明的无人机航拍系统,包括至少两架无人机和地面控制站,所述地面控制站与所述无人机之间设置有数据传输链路,所述地面控制站根据航拍任务向无人机发送控制指令,并接收所述无人机发送的数据信息;
所述无人机包括移动视频基站任务载荷装置,不同所述无人机之间通过移动视频基站任务载荷装置建立无线通信连接。
[0006]相应地,本发明还提供了一种无人机航拍方法,应用于存在至少两架无人机的航拍系统中,包括以下步骤:
(1)飞行中的无人机以预先设定的周期向地面控制站发送数据信息,所述数据信息包括:飞行状态信息、航拍图片信息和移动通信中转载荷信息;
(2)所述地面控制站对所述数据信息进行存储,并根据所述预先设定的周期更新存储列表;
(3)若所述地面控制站检测到无人机已经进入航拍区域,则发送航拍指令,并根据预先设定的拍摄需求向无人机发送飞行控制指令; (4)所述无人机上根据飞行控制指令调整飞行状态以拍摄到符合拍摄需求的图像信息,根据航拍指令采集图像并对图像进行压缩处理后向所述地面控制站发送航拍图片信息;
(5)若所述地面控制站检测到所述无人机的接收信噪比低于预先设定的信道信噪比,则根据所述移动通信中转载荷信息为所述无人机寻找移动通信中转站;
(6)所述无人机将所拍摄到的航拍图片信息同步至所述移动通信中转站,所述移动通信中转站为系统内与所述无人机不同的其他无人机,所述移动通信中转站将所述航拍图片信息传送给所述地面控制站。
[0007]有益效果:本发明中的无人机航拍系统和无人机航拍方法利用系统内空闲无人机作为移动通信中转站,改善了航拍图像的传输效果,提高了航拍图像的质量;本发明的无人机航拍系统对无人机中的自动驾驶装置、移动视频基站任务载荷装置、拍摄装置和无线通信装置进行协调控制,使得各装置在完成自身功能的基础上,又能够相互配合,向地面控制站发送航拍图片信息,提高了无人机与地面控制站之间的数据传输效率和数据传输质量;本发明的无人机航拍方法将信道好的无人机作为移动通信中转站,进一步提高了数据传输效率和数据传输质量,提高了航拍效果,有助于无人机航拍应用的推广和使用,为工业、农业领域带来更大的经济效益。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的无人机航拍系统示意图;
图2是无人机的功能模块示意图;
图3是无人机自动驾驶装置的模块示意图;
图4是无人机移动视频基站任务载荷装置的模块示意图;
图5是无人机拍摄装置的模块示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0010]图1中的无人机航拍系统包括:至少2架无人机1和地面控制站2,无人机1和地面控制站2通过无线信号通信,不同的无人机1之间通过无线信号通信,任一架无人机1可作为其他无人机1的移动通信中转站。地面控制站2根据航拍任务向无人机1发送控制指令,该控制指令包括:飞行控制指令、航拍指令和信息中转指令,并接收无人机1发送的数据信息,该数据信息包括:飞行状态信息、航拍图片信息和移动通信中转载荷信息。
[0011]上述无人机1如图2所示包括:自动驾驶装置11、移动视频基站任务载荷装置12、拍摄装置13和无线通信装置14,无线通信装置14分别与自动驾驶装置11、移动视频基站任务载荷装置12、拍摄装置13通过串口连接,无线通信装置14接收地面控制站2发送的控制指令,并向地面控制站2发送数据信息;自动驾驶装置11 一方面根据无线通信装置14接收到的飞行控制指令调整无人机1的飞行状态,另一方面通过无线通信装置14向地面控制站2发送飞行状态信息;移动视频基站任务载荷装置12 —方面根据无线通信装置14接收到的信息中转指令为其他无人机1充当移动通信中转站,另一方面通过无线通信装置14向地面控制站2发送移动通信中转载荷信息;拍摄装置13 —方面根据无线通信装置14接收到的航拍指令进行图像采集和处理,另一方面通过无线通信装置14向地面控制站2发送航拍图片信息。
[0012]地面控制站2上设置有无线通信装置(图中未示出),与任一无人机1上的无线通信装置14之间建立数据传输链路,为了避免干扰,同一时刻不同无人机1的信息传输链路频率不同,上述数据链路包括上行链路Lu和下行链路L ,:上行链路L ,用于地面控制站2向无人机1发送控制指令,实现对无人机1以及机上装置的控制;下行链路1^有两个通道,第一通道为状态遥测通道,用于无人机1向地面控制站2传递当前的飞行状态信息和航拍图片信息;第二通道用于向地面控制站2传递移动通信中转载荷信息。
[0013]如图3所示,上述无人机1的自动驾驶装置11包括:测姿及导航模块111、飞控模块112和操纵模块113。一方面,该自动驾驶装置11可以根据当前飞行状态自动调整无人机1的飞行状态,测姿及导航模块111测量无人机1的飞行状态,包括倾斜角、俯仰角、航向角、高度、速度和航线,并发送遥控命令引导无人机1按照预定的航线飞行或指定位置悬停;测姿及导航模块111与飞控模块112之间采用串行接口连接;飞控模块112实时接收测姿及导航模块111的所测量的飞行状态和遥控命令,根据测量数据和遥控命令形成第一控制指令并发送给操纵模块113 ;操纵模块113为机电式执行机构,根据飞控模块112的第一控制指令调整无人机1的飞行状态,实现对无人机1的飞行控制。
[0014]另一方面,上述无人机1的自动驾驶装置11可以根据地面控制站2的飞行控制指令进行调整无人机1的飞行状态。飞控模块112与无线通信装置14电连接,飞控模块112将飞行状态通过无线通信装置14发送给地面控制站2 ;飞控模块112接收无线通信装置14传送的飞行控制指令,根据飞行控制指令形成第二控制指令并发送给操纵模块113 ;操纵模块113根据第二控制指令调整无人机1的飞行状态。
[0015]无人机1的移动视频基站任务载荷装置12用于在其他无人机1向地面控制站2传输航拍图片信息时,其下行链路1^的第一通道质量较差的情况下,为其他无人机1提供信息中转通道。上述移动通信中转载荷信息包括:相应无人机的最大中转载荷,以及当前中转负载,用于判断该无人机1是否可以作为其他无人机1的移动通信中转站,例如:一无人机的最大中转载荷为5,即该无人机最多可以为5个其他无人机作为移动通信中转站,若该无人机的当前中转负载〈5,则还可以再为一架无人机充当移动通信中转站。如图4所示,移动视频基站任务载荷装置12包括基站设备121和基站天线123,移动视频基站任务载荷装置12集成在无人机1上,基站设备121采用轻量化基站,集成安装在驾驶舱内,基站天线123安装在驾驶舱下部。基站天线123作为无线收发设备用于与其他无人机1的移动视频基站任务载荷装置12之间建立无线通信,同步航拍图片信息,基站设备121用于通过基站天线123向其他无人机1互通无线通信建立命令,记载和更新中转任务列表,中转任务列表中记载了相应无人机1的中继配对情况。
[0016]如图5所示,无人机1的拍摄装置13包括:图像采集模块131、图像编码模块132、图像压缩模块133、图像存储模块134和微控制模块135,由于受小型无人机1的载荷所限,图像采集模块131采用重量较轻的高分辨率模拟摄像机来采集视频信号,并将采集的视频信号发送给图像编码模块132,该视频信号为一系列模拟图像的集合;图像编码模块132将接收到的模拟图像进行编码,转化生成分辨率较高的数字图像并发送给图像压缩模块133 ;图像压缩模块133对接收到的数字视频图像进行编码压缩后传送给图像存储模块134进行存储;微控制模块135与图像采集模块131、图像编码模块132、图像压缩模块133、图像存储模块13
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