一种无人机以及基于无人机的测绘方法与流程

本发明涉及无人机测绘技术领域，更具体地说，它涉及一种无人机以及基于无人机的测绘方法。

背景技术：

近年来，无人机因其高效、灵活及低成本等特性，已被广泛应用于测绘、应急及救灾等领域，无人机航空测绘（简称航测）技术能够大大降低传统航空测绘技术的工作周期、人力和财力的投入，在测绘等领域具有更加现实的意义。

无人机飞行器航测遥感系统可以在各个行业中完美的实现自身价值，并且能够推动每个行业的向前发展，主要是因为它拥有较高的实用性，例如在测绘工作中的应用，解决了在测绘工作中很多技术和环境的难题，还有独特的创新性和优越的主干系统，无人机在新农村建设、数字化城市的建设等等这些方面起到了不可替代的作用，在多个领域都可以应用到低空无人机测绘测量遥感系统，例如一些大型工程，新型城市的规划，应对各类突发状况，并且能够加快城乡建设，在一些环境条件较为苛刻的工作点进行作业的时候，经常会遇到因为当地环境的原因不能用传统的航空摄影，例如有高山的阻碍，道路原因不能够实现正常的起降，或者云层过低等等的问题，在这个时候，无人机就能够体现出它独特的航拍效果，在任何地形都能够轻松的起飞，进行航空拍摄作业，这样不仅可以提升测量效果，并且能够精确收集高空影像。

现有的无人机大多采用合金材料制成的外壳，重量比较大，比较耗能，并且，一般来讲不耐腐蚀，还有无人机航测完生成三维点云模型，由于建筑是构造复杂的建模对象，自动三角化、构面生成的模型难以令人满意，另外，现有的大多数均是采用传统的遥控设备控制无人机动作，存在操作复杂，上手难度大的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无人机以及基于无人机的测绘方法，其用于解决现有技术中所存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种无人机，包括机身部、机翼部、机架部、信息采集部以及地面端控制部，其中，

所述机身部内设置有机载端微处理器以及与机载端微处理器电性连接的电源；

所述机翼部对称的设置于机身部的端点，所述机翼部包括螺旋翼以及驱动螺旋翼转动的第一电机，所述第一电机与机身部内的电源电性连接；

所述机架部设置于机身部的下部，所述机架部包括伸缩支架以及驱动伸缩支架伸缩旋转的第二电机，所述第二电机与机身部内的电源电性连接；

所述信息采集部与机身部连接，所述信息采集部包括摄像机以及驱动摄像机旋转的云台，所述云台与机身部内的电源电性连接，所述摄像机与机身部内的机载端微处理器通信连接；

所述地面端控制部包括地面端微处理器以及与地面端微处理器通信连接的姿态传感器，所述地面端微处理器用于对姿态传感器的姿态解算并转换成控制无人机的指令，所述地面端微处理器与机身部内机载端微处理器无线通信连接，所述姿态传感器用于采集操作者的姿态信息；

其中，所述机载端微处理器接收地面端微处理器发送的控制指令，并将指令转换成pwm信号或ppm信号以控制无人机动作，所述机身部、机翼部以及机架部的外壳采用复合材料制成，所述复合材料的原料按重量百分比计，包括130份聚氯乙烯、15份复合稳定剂、50份尼龙、15份pvc加工助剂、45份玻璃纤维、15份碳纤维、9份韧性剂、9份抗氧化剂以及15份阻燃剂。

通过上述技术方案，通过姿态传感器感测人体信号，并转换成为控制指令进行控制无人机动作，使无人机的控制更加的人性化、降低了无人机的操作难度；并且，无人机的外壳采用复合材料制成，具有质量轻、机械强度高、拉伸轻度和抗撕裂力优异、耐腐蚀性好以及防火性能优异等优点，以满足无人机在恶劣环境下工作的要求，可以延长无人机的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述机身部上设置有温度传感器以及加热芯片，所述温度传感器以及加热芯片分别与机载端微处理器通信连接。

通过上述技术方案，所述温度传感器可以感测机身部表面的温度，并将感测的温度传输至机载端微处理器，如果温度较低，机载端微处理器控制加热芯片对机身部进行加热，以免因温度过低而影响无人机的正常工作。

本发明进一步设置为：所述机身部上设置有防坠落装置，所述防坠落装置包括降落伞以及驱动降落伞打开与收折的第三电机，所述第三电机与机身部内的电源电性连接。

通过上述技术方案，在无人机发生异常时，可以通过第三电机驱动降落伞打开，以使无人机平稳的着陆，以免损坏无人机。

本发明进一步设置为：所述地面端控制部为基于体感穿戴的体感设备。

通过上述技术方案，可以利用体感设备感应人体信号进而控制无人机动作，以使无人机的控制人性化。

本发明进一步设置为：所述姿态传感器所感测到人体姿态信息包括手的翻转信息、手的高度信息以及手的方向信息。

通过上述技术方案，根据姿态传感器所感测到的手的姿态信息，以相应的控制无人机的各项动作，比较人性化、简单化，以降低无人机的操作难度。

本发明还提供一种基于无人机的测绘方法，采用上述无人机进行测绘，所述测绘方法包括：

步骤s1：利用地面规划设备规划无人机的行程航线；

步骤s2：利用地面端控制部控制无人机动作；

步骤s3：无人机沿行程航线航行至待测区域进行航测；

步骤s4：无人机将航测数据传输至地面控制部，并生成三维点云模型。

通过上述技术方案，利用无人机进行测绘，可以在不同环境下进行航测，相比于传统的航拍，可以降低工作周期，也可以降低人力以及财力的投入。

本发明进一步设置为：所述测绘方法还包括步骤s5：利用bim技术基于三维点云模型形成对应的三维模型。

通过上述技术方案，利用bim技术将三维点云模型形成相应的三维模型，相比现有技术，使测绘更加的准确化。

本发明进一步设置为：于步骤s2中，地面端控制部采用姿态传感器感测到的人体姿态信息控制无人机动作，所述姿态信息包括手的翻转信息、手的高度信息以及手的方向信息。

通过上述技术方案，利用姿态传感器感测手的信息，并将手的信息转换成控制信号以控制无人机动作，可以降低无人机的操作难度，以使控制方式人性化。

本发明进一步设置为：所述手的翻转信息用于控制无人机解锁，所述手的高度信息用于控制无人机的升降，所述手的方向信息用于控制无人机的航行方向。

通过上述技术方案，通过相应的手势来控制无人机的解锁、升降以及航行方向，比较的智能化，降低了无人机的操作难度。

本发明进一步设置为：所述步骤s2包括：

步骤s21：姿态传感器感测人体姿态信息；

步骤s22：地面端微处理器采集姿态传感器所感测到的数据；

步骤s23：对采集到的数据进行进一步处理，获得手的动作信息；

步骤s24：将手的动作信息通过算法进行手的姿态的判断与识别；

步骤s25：将识别到的手的姿态信息转换成控制指令；

步骤s26：将控制指令发送至机载端微处理器；

步骤s27：机载端微处理器将控制指令编码成pwm信号或ppm信号，并控制无人机动作。

通过上述技术方案，可以通过姿态传感器来控制无人机的起飞、升降以及航行方向，比较智能化，降低了无人机的操作难度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)通过姿态传感器感测人体信号，并转换成为控制指令进行控制无人机动作，使无人机的控制更加的人性化、降低了无人机的操作难度；

(2)无人机的外壳采用复合材料制成，具有质量轻、机械强度高、拉伸轻度和抗撕裂力优异、耐腐蚀性好以及防火性能优异等优点，以满足无人机在恶劣环境下工作的要求，可以延长无人机的使用寿命；

(3)通过设置温度传感器以及加热芯片，可以感测机身部表面的温度，并将感测的温度传输至机载端微处理器，如果温度较低，机载端微处理器控制加热芯片对机身部进行加热，以免因温度过低而影响无人机的正常工作；通过设置防坠落装置，在无人机发生异常时，可以使无人机平稳的着陆，以免损坏无人机。

附图说明

图1为本发明的无人机的爆炸示意图；

图2为本发明的地面端与无人机的控制流程框图；

图3为本发明的机架部的旋转动作图；

图4为本发明的机身部的放大图；

图5为本发明的无人机的整体示意图；

图6为本发明的基于无人机的测绘方法流程图；

图7为图6的部分分解图。

附图标记：1、机身部；11、机载端微处理器；12、电源；13、温度传感器；14、加热芯片；15、降落伞；16、第三电机；2、机翼部；21、螺旋翼；22、第一电机；3、机架部；31、伸缩支架；32、第二电机；4、信息采集部；41、摄像机；42、云台；；5、地面端控制部；51、地面端微处理器；52、姿态传感器；步骤s1；步骤s2；步骤s3；步骤s4；步骤s5；步骤s21；步骤s22；步骤s23；步骤s24；步骤s25；步骤s26；步骤s27。

具体实施方式

为使本发明的目的、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。应当可以理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

实施例1

请参见图1，为本发明的无人机的爆炸示意图，如图所示，所述无人机可以包括机身部1、机翼部2、机架部3、信息采集部4以及地面端控制部5，具体的，所述机翼部2与机身部1连接，所述机架部3与机身部1连接，所述信息采集部4与机身部1连接，所述地面端控制部5与机身部1无线通信连接，下面针对各个部件结构进行详细的描述。

请参加图2，所述机身部1内设置有机载端微处理器11以及电源12，所述电源12与机载端微处理器11电性连接，以给机载端微处理器11供电，较佳的，在本实施例中，所述电源12为锂电池，当然，根据实际需求，可以在机身部表面铺设一层太阳能电池板，以给电源充电，其中，所述机身部1的外壳可以采用复合材料制成，所述复合材料的原料按重量百分比计，可以包括130份聚氯乙烯、15份复合稳定剂、50份尼龙、15份pvc加工助剂、45份玻璃纤维、15份碳纤维、9份韧性剂、9份抗氧化剂以及15份阻燃剂，借此，制得的机身部重量较轻、机械强度高、拉伸强度和抗撕裂力优异、耐腐蚀性好以及防火性能优异等优点，可以在恶劣环境下工作。

请继续参见图1以及图2，所述机翼部2对称的设置于机身部1的端点，所述机翼部2可以包括螺旋翼21以及第一电机22，所述第一电机22驱动螺旋翼21转动，并且，所述第一电机22与机身部1内的电源12电性连接，较佳的，在本实施例中，所述螺旋翼21的设置数量为四个，均匀的设置于机身部1的四个端点，当然，根据实际需求，所述螺旋翼21的设置数量也可以为两个，均匀的设置于机身部1的两侧，只要螺旋翼21的设置数量为偶数个即可，本发明对此不做限制，其中，所述机翼部2的外壳可以采用复合材料制成，所述复合材料的原料按重量百分比计，可以包括130份聚氯乙烯、15份复合稳定剂、50份尼龙、15份pvc加工助剂、45份玻璃纤维、15份碳纤维、9份韧性剂、9份抗氧化剂以及15份阻燃剂，借此，制得的机身部重量较轻、机械强度高、拉伸强度和抗撕裂力优异、耐腐蚀性好以及防火性能优异等优点，可以在恶劣环境下工作，当然，根据实际使用情况，所述机翼部2也可以包括固定翼、螺旋翼以及电机，所述固定翼对称的设置于机身部的两侧，所述螺旋翼对称的设置于固定翼的两侧，也即固定翼与同一侧的螺旋翼的连线呈垂直，所述电机可以驱动螺旋翼转动。

请参见图3，所述机架部3设置于机身部1的下部，所述机架部3可以包括伸缩支架31以及第二电机32，所述第二电机32可以驱动伸缩支架31伸缩以及旋转，所述第二电机32与机身部1内的电源12电性连接，当无人机在航行时，首先，所述第二电机32驱动伸缩支架31翻转，当伸缩支架31与地面平行时停止翻转，第二电机32再驱动伸缩支架31进行缩回，以使伸缩支架31缩小至最小长度，借此，以节省伸缩支架31所占用的空间，以免影响航测的视角，当无人机即将着陆时，操作过程与航行时相反，也即，所述第二电机32先驱动伸缩支架31伸出，当伸缩支架31伸出至最大长度时，所述第二电机32再驱动伸缩支架31翻转，当伸缩支架31已翻转部分与地面垂直时，停止翻转，借此，无人机安全着陆可以通过机架部3站立于地面上，较佳的，所述机架部3的外壳可以采用复合材料制成，所述复合材料的原料按重量百分比计，可以包括130份聚氯乙烯、15份复合稳定剂、50份尼龙、15份pvc加工助剂、45份玻璃纤维、15份碳纤维、9份韧性剂、9份抗氧化剂以及15份阻燃剂，借此，制得的机身部重量较轻、机械强度高、拉伸强度和抗撕裂力优异、耐腐蚀性好以及防火性能优异等优点，可以在恶劣环境下工作。

请继续参见图1以及图2，所述信息采集部4可以设置于机身部1的上部，也可以设置于机身部1的下部，所述信息采集部4可以包括云台42以及摄像机41，具体的，在本实施例中，所述云台42设置于机身部1的下部，并且，所述云台42与机身部1内的电源12电性连接，所述云台42还与摄像机41连接，以驱动摄像机41沿一定的角度进行翻转，所述摄像机41与机载端微处理器11通信连接，以进行数据的传输。

请参见图1以及图2，所述地面端控制部5用于控制无人机动作，具体的，所述地面端控制部5可以包括地面端微处理器51以及姿态传感器52，所述地面端微处理器51与姿态传感器52通信连接，以实现数据的传输，更具体的，所述地面端微处理器51用于对姿态传感器52的姿态解算并转换成控制无人机的指令，所述地面端微处理器51与机身部1内机载端微处理器11无线通信连接，以实现数据的传输，所述姿态传感器52用于采集操作者的体感姿态信息，较佳的，在本实施例中，所述地面端控制部5可以为基于体感可穿戴的体感设备，例如，手环，而所述姿态信息可以为手的翻转信息、手的高度信息以及手的方向信息，所述手的翻转信息可以控制无人机的解锁，也即，当手面翻转向上时，所述无人机解锁，当手背翻转向上时，所述无人机闭锁，所述手的高度信息可以控制无人机的升降，也即，当手抬高时，所述无人机升高，当手下降时，所述无人机降落，所述手的方向信息可以控制无人机的航行方向，也即，当手向左偏转时，所述无人机向左航行，当手向右偏转时，所述无人机向右航行，借此，以使无人机的控制方式比较智能化，操作简单，符合操作者的操作需求，需要说明的是，地面端微处理器51中存储有先前记录的手部姿态信息，然后根据对应的手部姿态信息产生相应的动作指令，以控制无人机的各项动作。

其中，具体实施时，所述姿态传感器52先感测操作者的手的姿态信息，然后将姿态信息传输给地面端微处理器51，所述地面端微处理器51将姿态信息传输给机载端微处理器11，所述机载端微处理器11接收地面端微处理器51发送的控制指令，并将控制指令转换成pwm信号或者ppm信号，以控制无人机做相应的动作。

请参见图4，其中，较佳的，在本实施例中，所述机身部1上还可以设置有温度传感器13以及加热芯片14，所述温度传感器13以及加热芯片14分别与机载端微处理器11通信连接，所述温度传感器13用于感测机身部1表面的温度，所述加热芯片14用于给机身部1加热，具体的，当温度传感器13感测到机身部1表面的温度过低时，并将温度信号传输给机载端微处理器11，所述机载端微处理器11控制加热芯片14开始对机身部1进行加热，以免温度过低而影响无人机的正常工作。

请参见图5，其中，较佳的，在本实施例中，所述机身部1上还可以设置有防坠落装置，所述防坠落装置可以包括降落伞15以及第三电机16，所述第三电机16可以驱动降落伞15的打开与收折，并且，所述第三电机16与机身部1内的电源12电性连接，具体的，当无人机出现异常情况时，可以通过控制机载端微处理器11而控制第三电机16工作，所述第三电机16驱动降落伞15打开，以使无人机安全着陆，以免造成无人机的损坏。

实施例2

请参见图6，为本发明的基于无人机的测绘方法流程图，如图所示，较佳的，可以采用实施例1中的无人机进行测绘，所述测绘方法可以包括：

步骤s1：利用地面规划设备规划无人机的行程航线；

步骤s2：利用地面端控制部5控制无人机动作；

步骤s3：无人机沿行程航线航行至待测区域进行航测；

步骤s4：无人机将航测数据传输至地面控制部5，并生成三维点云模型。

具体的，可以先利用地面规划设备规划出无人机的行程航线，然后利用地面控制部5的姿态传感器52感测操作者手部姿态信息，所述姿态信息可以为手的翻转信息、手的高度信息以及手的方向信息，然后姿态传感器52将手部姿态信息传输给地面端微处理器51，所述地面端微处理器51再将手部姿态信息传输给机载端微处理器11，所述机载端微处理器11将手部姿态信息转换成pwm信号或ppm信号，以控制无人机相应的动作。

请继续参见图6，较佳的，在本实施例中，所述测绘方法还可以包括步骤s5：利用bim技术基于三维点云模型形成对应的三维模型，也即，将传输给地面控制部5的三维点云模型利用bim技术形成三维模型，以直观的显示给操作人员看，具有建模效率高的优点，以使测绘数据更加的准确化。

其中，于步骤s2中，所述地面端控制部5采用姿态传感器52感测到人体姿态信息以控制无人机动作，在本实施例中，所述姿态信息包括手的翻转信息、手的高度信息以及手的方向信息，所述手的翻转信息可以控制无人机解锁，具体的，手面翻转向上，无人机可以解锁，手背翻转向上，无人机可以闭锁，当然，也可以反过来，本发明不做限制，所述手的高度信息可以控制无人机的升降，具体的，手向上抬高，无人机做出升高动作，手向下降，无人机做出降落动作，所述手的方向信息可以控制无人机的航行方向，具体的，手向左偏，无人机偏左航行，手向右偏，无人机偏右航行，以使无人机的控制更加的人性化，可以降低无人机的操作难度。

请参见图7，具体的，所述步骤s2可以包括：

步骤s21：姿态传感器52感测人体姿态信息；

步骤s22：地面端微处理器51采集姿态传感器52所感测到的数据；

步骤s23：对采集到的数据进行进一步处理，获得手的动作信息；

步骤s24：将手的动作信息通过算法进行手的姿态的判断与识别；

步骤s25：将识别到的手的姿态信息转换成控制指令；

步骤s26：将控制指令发送至机载端微处理器11；

步骤s27：机载端微处理器11将控制指令编码成pwm信号或ppm信号，并控制无人机动作。

借此，运用手部姿态信息控制无人机的解锁、升降以及航行方向，比较简单，可以使无人机的控制更加的人性化，降低了无人机的操作难度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。