航摄数据采集装置及无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种航摄数据采集装置及无人机。

背景技术：

近些年，无人机航空摄影逐渐兴起，由于其具有飞行高度低、成本低及安全性高的优点，已被广泛应用到各个领域。目前，应用在土地测量、植被统计的无人机航空摄影多使用固定翼无人机，例如，2016年我国三农普查中就使用了固定翼无人机进行航测，其具有航时长、工作范围大的优点。但是，对于小范围的航摄任务，固定翼无人机则无法体现出其价值，例如在小范围测绘、矿山体积估算、楼体三维建模等，于是，便出现了适合小范围航测的多旋翼无人机。

但是，目前大多数多旋翼航测平台使用的航测设备是飞控集成的，这样造成航测成本增加，另外航测相机多使用定制相机，也就是云台相机一体化，这样提高了设备成本，并且不利于损坏后的维修。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种航摄数据采集装置及无人机，用以改善上述问题。

本实用新型是这样实现的：

一种航摄数据采集装置，可拆卸地安装于无人机上，包括微控制器、POS数据采集模块及相机触发模块，POS数据采集模块及相机触发模块均与微控制器电连接，且相机触发模块与用于航摄的相机电连接。其中，POS数据采集模块用于采集无人机在飞行过程中的运动数据和位置信息，并将运动数据和位置信息发送至微控制器；微控制器用于接收POS数据采集模块中采集的运动数据和位置信息，并通过导航算法计算出无人机飞行的距离；相机触发模块用于在微控制器的控制下产生触发信号，以触发相机完成拍摄动作，其中，触发信号是微控制器根据预先输入的参数信息控制相机触发模块产生的。

进一步地，所述POS数据采集模块包括GPS模块及惯性导航模块，所述GPS模块和所述惯性导航模块均与所述微控制器电连接；所述GPS模块用于采集所述无人机在飞行过程中的GPS数据，并将所述GPS数据发送至所述微控制器；所述惯性导航模块用于采集所述无人机在飞行过程中的飞行姿态数据，并将所述飞行姿态数据发送至所述微控制器；所述微控制器用于根据所述飞行姿态数据计算所述无人机的当前飞行位置，根据所述当前飞行位置计算出飞行距离，并结合所述飞行距离和所述GPS数据得到所述无人机飞行的精确距离。

进一步地，所述航摄数据采集装置还包括外部输入模块，所述外部输入模块与所述微控制器电连接，用于获取外部输入的参数信息，并将所述参数信息发送至所述微控制器，使得所述微控制器根据所述参数信息控制所述相机触发模块产生触发信号。

进一步地，所述外部输入模块为键盘。

进一步地，所述航摄数据采集装置还包括显示模块，所述显示模块与所述微控制器电连接，用于显示所述外部输入模块获取的参数信息。

进一步地，所述显示模块为LCD或者OLED。

进一步地，所述航摄数据采集装置还包括SD存储卡，所述SD存储卡与所述微控制器电连接，用于存储所述POS数据采集模块采集的POS数据。

进一步地，所述航摄数据采集装置还包括电源模块，所述微控制器、POS数据采集模块及相机触发模块均与所述电源模块电连接，用于为所述微控制器、POS数据采集模块及相机触发模块提供电力供应。

一种无人机，其包括无人机本体、相机及上述航摄数据采集装置，相机和航摄数据采集装置均可拆卸的安装于无人机本体上，且相机与航摄数据采集装置电连接。所述航摄数据采集装置包括微控制器、POS数据采集模块及相机触发模块，POS数据采集模块及相机触发模块均与微控制器电连接，且相机触发模块与用于航摄的相机电连接。其中，POS数据采集模块用于采集无人机在飞行过程中的运动数据和位置信息，并将运动数据和位置信息发送至微控制器；微控制器用于接收POS数据采集模块中采集的运动数据和位置信息，并通过导航算法计算出无人机飞行的距离；相机触发模块用于在微控制器的控制下产生触发信号，以触发相机完成拍摄动作，其中，触发信号是微控制器根据预先输入的参数信息控制相机触发模块产生的。

进一步地，所述相机为多个，多个所述相机均可拆卸地安装于所述无人机本体上，且多个所述相机均与所述航摄数据采集装置电连接。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种航摄数据采集装置及无人机，所述无人机包括无人机本体、相机及航摄数据采集装置，相机和航摄数据采集装置均可拆卸的安装于无人机本体上，与现有的飞控集成的航测设备相比，本实用新型提供的航摄数据采集装置为可拆卸的独立模块，拆装调试方便。另外，本实用新型提供的相机可拆卸的安装于无人机本体上，相比于现有技术中的定制相机，损坏后维修方便同时降低了设备成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的无人机的结构示意图。

图2示出了本实用新型第一实施例所提供的航摄数据采集装置的方框示意图。

图3示出了本实用新型第一实施例所提供的微控制器的结构示意图。

图4示出了本实用新型第二实施例所提供的无人机的结构示意图。

图标：100、200-无人机；110-无人机本体；130-航摄数据采集装置；131-POS数据采集模块；1311-GPS模块；1312-惯性导航模块；132-微控制器；1321-稳压电路；1323-晶振电路；1325-复位电路；133-相机触发模块；134-外部输入模块；135-显示模块；136-SD存储卡；137-电源模块；150-相机；170-电子设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，图1示出了本实用新型第一实施例所提供的无人机100的结构示意图。无人机100包括无人机本体110、航摄数据采集装置130及相机150，航摄数据采集装置130可拆卸地安装于无人机本体110上，相机150可拆卸地安装于无人机本体110上，且航摄数据采集装置130与相机150电连接。

请参照图2，航摄数据采集装置130包括POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135、SD存储卡136及电源模块137。POS数据采集模块131、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135及SD存储卡136均与微控制器132电连接，且POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135、SD存储卡136均与电源模块137电连接。

在本实施例中，POS数据采集模块131与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接。POS数据采集模块131用于采集无人机100在飞行过程中的运动数据和位置信息，并将运动数据和位置信息发送至微控制器132。作为一种实施方式，POS数据包括无人机100飞行的纬度、经度及绝对航高。在本实施例中，POS数据采集模块131包括GPS模块1311及惯性导航模块1312，GPS模块1311及惯性导航模块1312均与微控制器132电连接，且均与电源模块137电连接。

在本实施例中，GPS模块1311与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接，用于采集无人机100在飞行过程中的GPS数据，并将GPS数据发送至微控制器132。GPS数据包括包括无人机100飞行的纬度及经度。由于GPS模块1311采集的GPS数据的精度不高，并且GPS模块1311很容易受到外界环境的影响而产生数据漂移，因此增加惯性导航模块1312来对无人机100飞行的距离进行精确测量。

在本实施例中，GPS模块1311还可以利用RTK(Real-time kinematic，载波相位差分)技术来实现GPS数据的采集，RTK技术是通过实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，可以将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标，实现GPS数据测量。RTK技术的测量精度高，能达到厘米级的位精度。

在本实施例中，惯性导航模块1312与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接，用于采集无人机100在飞行过程中的飞行姿态数据，并将飞行姿态数据发送至微控制器132。飞行姿态数据可以是无人机100飞行过程中机体轴相对于地面的角位置，包括俯仰角、偏航角及滚转角三个角度数据，其中，俯仰角表示无人机100机体纵轴与水平面的夹角；偏航角表示无人机100机体纵轴在水平面上的投影与该面上参数线之间的夹角；滚转角表示无人机100对称平面与通过飞机机体纵轴的铅垂平面间的夹角。作为一种实施方式，惯性导航模块1312将采集的飞行姿态数据发送至微控制器132之后，微控制器132根据飞行姿态数据计算无人机100的当前飞行位置，根据当前飞行位置计算出无人机100的飞行距离，并结合飞行距离和GPS数据得到无人机100飞行的精确距离。

请参照图3，微控制器132包括主控芯片U1、稳压电路1321、晶振电路1323及复位电路1325，稳压电路1321、晶振电路1323及复位电路1325均与主控芯片U1电连接，且稳压电路1321与电源模块137电连接。微控制器132用于用于接收POS数据采集模块131中采集的运动数据和位置信息，并通过导航算法计算出无人机100飞行的距离。换句话说，微控制器132用于根据惯性导航模块1312采集的飞行姿态数据计算无人机100的当前飞行位置，根据当前飞行位置计算出无人机100的飞行距离，并结合飞行距离和GPS模块1311采集的GPS数据得到无人机100飞行的精确距离。

在本实施例中，微控制器132可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、语音处理器以及视频处理器等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。作为一种实施方式，在本实施例中，微控制器132可以为STM32F103RCT6处理芯片，该芯片STM32F103RCT6是一种嵌入式-微控制器的集成电路，具有良好数据处理及兼容性能。

在本实施例中，主控芯片U1包括使能端VDD、外接晶振端EXTAL和XTAL、复位端RESET及串行接口USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)。

在本实施例中，使能端VDD串接稳压电路1321电连接于电源模块137，用于提供主控芯片U1工作时的电源电压。

在本实施例中，外接晶振端EXTAL和XTAL与晶振电路1323电连接，用于为主控芯片U1提供稳定频率的时钟，这个时钟是主控芯片U1正常工作必需的条件，主控芯片U1处理数据的频率可以基于晶振电路1323提供的频率的分频或者倍频得到。

在本实施例中，复位端RESET与复位电路1325电连接，可以使主控芯片U1复位，主控芯片U1复位后烧入的程序便从头开始完整运行，故在程序调试过程中可以使用复位电路1325来观察程序的稳定性。

在本实施例中，串行接口USB与电子设备170电连接，用于将电子设备170的可被主控芯片U1识别的HEX文件传输至主控芯片U1，HEX文件是可以烧录到主控芯片U1中，被主控芯片U1执行的一种文件格式。电子设备170可以是，但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机、车载电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、穿戴式移动终端等等。

在本实施例中，相机触发模块133分别与微控制器132、电源模块137及相机150电连接，用于在微控制器132的控制下产生触发信号，以触发相机150完成拍摄动作。触发信号可以是微控制器132根据预先输入的参数信息控制相机150触发模块产生的，参数信息可以是相机150进行拍摄的时间间隔或者拍摄间隔距离。

在本实施例中，外部输入模块134与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接，用于获取外部输入的参数信息，并将参数信息发送至微控制器132，使得微控制器132根据参数信息控制相机触发模块133产生触发信号。另外，外部输入模块134还用于主控芯片U1的参数设置、功能选择及开关作用。外部输入模块134可以是，但不限于键盘。

在本实施例中，显示模块135与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接，用于显示外部输入模块134获取的参数信息。显示模块135可以是，但不限于LCD或者OLED。

在本实施例中，SD存储卡136与微控制器132电连接，且与电源模块137电连接，用于存储POS数据采集模块131采集的POS数据，待后续利用POS数据进行图像处理时使用。

在本实施例中，电源模块137分别与POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135及SD存储卡136电连接，用于为POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135及SD存储卡136提供电力供应。电源模块137可以为可充电电池，该可充电电池可拆卸地安装于航摄数据采集装置130内，且输出电压大于5V。作为一种实施方式，电源模块137还可以与无人机100的电源电连接，电源模块137可以包括降压单元和稳压单元，用于对从无人机100的电源处获得的电压进行降压和稳压之后，为POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135及SD存储卡136电连接，用于为POS数据采集模块131、微控制器132、相机触发模块133、外部输入模块134、显示模块135及SD存储卡136提供电力供应。

在本实施例中，相机150可拆卸地安装于无人机本体110上，且与航摄数据采集装置130的相机触发模块133电连接，当接收到相机触发模块133的触发信号后，完成相应的拍摄动作。相机150可以是，但不限于数字摄像机。

本实用新型实施例所提供的航摄数据采集装置130的工作原理是：GPS模块1311采集无人机100在飞行过程中的GPS数据，惯性导航模块1312采集无人机100在飞行过程中的飞行姿态数据，微控制器132根据飞行姿态数据计算无人机100的当前飞行位置，根据当前飞行位置计算出无人机100的飞行距离，并结合飞行距离和GPS模块1311采集的GPS数据得到无人机100飞行的精确距离；另外，微控制器132根据预先输入的参数信息控制相机150触发模块产生触发信号，从而触发相机150完成拍摄动作。

第二实施例

请参照图4，图4示出了本实用新型第二实施例所提供的无人机200的结构示意图，与第一实施例不同的是，本实施例提供的无人机200包括多个相机150，多个相机150均可拆卸地安装于无人机本体110上，且多个相机150均与航摄数据采集装置130电连接。

在本实施例中，多个相机150可以应用在倾斜摄影方面，因为POS数据采集模块131采集POS数据和相机触发模块133触发相机150是同时发生的，因此只需更换相机150便可以实现倾斜摄影的前期数据采集。在本实施例中，相机150可以为5个。

综上所述，本实用新型提供的一种航摄数据采集装置及无人机，所述无人机包括无人机本体、相机及上述航摄数据采集装置，相机和航摄数据采集装置均可拆卸的安装于无人机本体上，且相机与航摄数据采集装置电连接。所述航摄数据采集装置包括微控制器、POS数据采集模块及相机触发模块，POS数据采集模块及相机触发模块均与微控制器电连接，且相机触发模块与用于航摄的相机电连接。其中，用于采集无人机在飞行过程中的运动数据和位置信息，并将运动数据和位置信息发送至微控制器；微控制器用于用于接收POS数据采集模块中采集的运动数据和位置信息，并通过导航算法计算出无人机飞行的距离；相机触发模块用于在微控制器的控制下产生触发信号，以触发相机完成拍摄动作。本实用新型提供的航摄数据采集装置具有以下优点：第一，实现POS数据采集的是独立模块，与无人机的飞行平台分离，不受飞行平台限制；第二，航摄数据采集装置采用嵌入式微控制器，工作稳定、拆装调试方便且功能可塑性强；第三，航摄数据采集装置不是专用设备，对无人机飞行设备的要求较低，固定翼多旋翼均可使用，并可小范围作业；第四，对相机兼容性高。因此，与现有的航测设备相比，本实用新型有效降低了成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。