无人机地面站手持测绘一体化装置的制作方法

文档序号:16086803发布日期:2018-11-27 22:31阅读:351来源:国知局

本实用新型涉及一种测绘装置,尤其涉及一种利用无人机地面站与 GPS 定位的手持测绘一体化装置。



背景技术:

全球定位系统 GPS(Global Position System),是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置,三维速度和时间信息。但是由于测绘设备及气候因素等条件的影响,GPS 定位数据基本都需要一个偏差校正的过程才能应用于要求测量精度较高的城市规划建设工程中。GPS系统由空间卫星部分、地面控制部分和用户接收机部分组成。传统的测绘方式中,我们常说的基准站和移动站都属于用户接收机部分。

传统的测绘方法是“实时动态测量”,即GPS-RTK(Real Time kinemat芯片,实时动态差分 ) 测量模式。请参阅图 1,其是使用传统测绘装置进行测绘的示意图。测绘时,要求至少两台测绘装置同时工作,其中一台测绘装置为基准站 20,另外一台测绘装置为移动站30。基准站 20 设置在某一已知准确坐标的定点上,移动站 30 设置在远离基准站 20 的某点上。基准站 20 接收卫星定位的原始数据,并把已知的准确坐标和该原始数据的差分数据广播给移动站 30。同时移动站 30 也接收卫星定位数据,并比较计算从基准站 20 发送过来的差分数据,进而确定出移动站的准确坐标数据。

无人机起源于第一次世界大战期间,最早被用于战场侦察监视。随着无线遥感等技术的迅速发展,利用小型无人机自主导航并自主作业的任务也越来越多样,如城市规划、

地质灾害预防等。通常的无人机自动作业都需要在作业前期预先测绘出作业区域的边界,用以初步规划无人机自动作业的航线。当无人机准备开始作业之前,还需要再次对作业区域进行测绘并修正作业区域的边界偏差,从而修正航线偏差。以往,类似这样的多次的、反复的、繁重的测绘工作都是测绘人员采用上述传统的“GPS-RTK”测绘方法来完成的。

传统测绘方法的测绘装置由于附件多、体积大、电结构系统复杂造成户外测绘时携带不方便。并且,每次进行测绘时,要求至少两台测绘装置,分别作为基准站和移动站来同时进行工作。另外,由于不具备自动存储数据功能,需要测绘人员配合使用手簿来记录坐标信息并计算偏差数据,所以每次测绘工作都需要多人协助才能完成,无形中增加了单次测绘工作中的设备及人工成本。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足,提供一种非常方便的无人机地面站手持测绘一体化装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的 :一种无人机地面站手持测绘一体化装置,包括无人机地面站电脑、数据链路模块、GPS单元,所述 GPS 单元包括测绘模块和修正模块。所述无人机地面站电脑通过第一接口分别与所述 GPS 单元的测绘模块和修正模块连接,并存储位置测绘数据,所述无人机地面站电脑通过第二接口与数据链路模块连接,并且可以通过该数据链路模块实现无人机地面站对无人机的控制。

相对于现有技术,本实用新型的无人机地面站手持测绘一体化装置把传统 GPS 测绘中的基准站、移动站和无人机地面站集成化为一体的手持设备,携带方便,单人就完成测绘,并且可自动存储所获得的测绘数据,实时完成数据修正,并进行自动线路规划,减少设备及人工成本。

进一步,该无人机地面站手持测绘一体化装置还包括无线局域网模块,所述无线局域网模块集成在无人机地面站电脑内部。

进一步,该无人机地面站手持测绘一体化装置还包括电源管理单元,所述电源管理单元通过第三端口与无人机地面站电脑连接。

进一步,该无人机地面站手持测绘一体化装置还包括手持测绘控制界面,所述手持测绘控制界面作为软件安装在无人机地面站电脑上。

进一步,所述手持测绘控制界面通过无人机地面站电脑的第一接口获得GPS单元的数据信息。

进一步,所述手持测绘控制界面可以设置GPS数据存储的间隔时间。

进一步,所述手持测绘控制界面可以在地图上显示此时无人机地面站手持测绘一体化装置的位置。

进一步,所述手持测绘控制界面可以实现GPS数据修正处理,使无人机地面站获得精确数据。

进一步,所述手持测绘控制界面可以与无人机地面站实现互联,自动将测绘得到的边界信息写入地面站。

进一步,该无人机地面站手持测绘一体化装置还包括无人机地面站软件,该无人机地面站软件通过与无人机地面站电脑第二接口连接的数据链路模块,与无人机实现通讯。

进一步,该无人机地面站软件可以获得手持测绘控制界面数据处理后所得到的精确GPS位置数据。

进一步,该无人机地面站软件可以通过得到的精确GPS边界位置数据进行自动航线规划。

进一步,该无人机地面站软件包含了安装在其他地面站控制电脑上的一切功能。

为了能更清晰的理解本实用新型,以下将结合附图说明阐述本实用新型的较佳的实施方式。

附图说明

图 1 是背景技术中使用传统测绘装置进行测绘的示意图。

图 2 是本实用新型一种无人机地面站手持测绘一体化装置的结构框图。

具体实施方式

请参阅图 2,图 2 是本实用新型的手持测绘装置的结构框图。

该无人机地面站手持测绘一体化装置1,包括一无人机地面站控制电脑2、一数据链路模块3、一GPS单元4,一电源管理器5,一锂电池6,一 电源按键7。电源管理单元5包括电源按键7及锂电池6。该无人机地面站电脑2内部还包括手持测绘控制界面软件,无线局域网模块,主板,显示器,存储器,输入输出接口。数据链路模块3,GPS单元4和电源管理器5都与无人机地面站电脑相连。由无人机地面站电脑分别控制上述部分工作。

该 GPS 单元 4 作为 GPS 卫星定位系统的地面接收机,其包括测绘模块8和修正模块 9。无人机地面站电脑2通过第一接口分别与所述 GPS 单元3的测绘模块8和修正模块9连接,并存储位置测绘数据,并分别控制该GPS单元3的测绘模块或修正模块进行测绘或修正,并将获得的定位数据储存到无人机地面站电脑2的存储器中。

无人机地面站电脑2通过第二接口与数据链路模块3连接,并且可以通过该数据链路模块3实现无人机地面站对无人机的控制。

该手持测绘控制界面作为软件安装于无人机地面站电脑2上,手持测绘控制界面可获得GPS单元的数据信息,显示无人机位置,并包含计时装置。

在首次进行测绘时,启动无人机地面站电脑,打开手持测绘界面,启动测绘模块8进行定位测量,该测绘模块8启动同时触发该定时器自动开始计时。测量人员先手持该手持测绘装置沿着测绘路线走动,该 GPS 单元 4的测绘模块自动以一定间隔的时间记录测绘线路的坐标信息,并存储至该地面站电脑2存储器中。然后测量人员在测绘区域标识一固定地点并测绘且存储该点坐标。在进行第二次及后续修正测绘时,则启动该修正模块9进行定位修正测量。此时,测绘人员只需将本测绘装置固定在第一次测绘时所标识的固定地点上,该 GPS 单元 3的修正模块记9录该定点坐标信息,存储至该无人机地面站电脑2存储器中。该无人机地面站电脑2测绘界面计算出所标示的固定地点的分别在测绘模块8和修正模块9下测量的两次坐标偏差,通过该补偿偏差来修正在测绘模块获得的其他测绘边界坐标数据。

该无线局域网模块集成在无人机地面站电脑中,缓存无人机地面站地图数据。

该电源管理器5与一锂电池 6和电源按键7相连接,负责给无人机地面站电脑供电。该无人机地面站电脑通过第一接口和第二接口分别给GPS单元4和数据链路模块3供电。

该手持测绘界面包含一个测绘模式和修正模式。在测绘模式中,可以通过测绘界面选择定时记录测绘点和等距离记录测绘点两种方式。在定时记录测绘点模式下,可以在相同时间间隔记录测绘点,并存储在无人机地面站电脑2的存储器中,同时图形化显示在手持测绘界面上。在等距离记录测绘点模式下,可以在到达设置的距离间隔时记录测绘点,并存储在无人机地面站电脑2的存储器中,并图形化显示在手持测绘界面上。并且可以在复杂地形情况下手动记录测绘点。在修正模式下,对已知固定点重新测量,点击修正按钮,软件会自动计算出所标示的固定地点分别在测绘模块8和修正模块9下测量的两次坐标偏差,并通过两次坐标的偏差值来自动修正已测好的其他测绘点,并图形化显示。

当该电源管理器 5连接有一个电源按键6和一个锂电池7。电源管理器5上设置有电量指示灯,可以显示锂电池7还剩多少电量。该无人机地面站手持测绘一体化装置1为一键式开关,及按下电源按键6,即可打开无人机地面站手持测绘一体化装置1。锂电池7为可插拔式,在低电量时可及时更换,可无间隔使用无人机地面站手持测绘一体化化装置1。

该无人机地面站手持测绘一体化装置 1 在实际测绘工作中的使用过程如下 :

无人机自动作业前期,工作人员需要预先初步的测绘出一个包含经纬度及高程等

信息的作业航区边界。启动无人机地面站电脑,打开手持测绘界面,进入测绘模式,选择该测绘模式中定时测绘方式,然后工作人员手持该装置沿着测绘路线走动,该手持测绘界面会自动以一定间隔的时间记录测绘线路的坐标信息,以通过时间的先后顺序来区分分开采集的多个坐标,并存储至无人机地面站电脑2的存储器中,同时,在测绘区域确定并标识某一定点并测绘且存储该定点的坐标信息。

打开无人机地面站软件调用已采集好的边界坐标数据,这些坐标点会图形化显示在无人机地面站的图形化界面中,再调用无人机地面站软件的自动航线生成模块,在边界内自动生成航线。检查无误后可以启动无人机进行自动飞行。

无人机自动作业时,由于天气、干扰等环境因素的影响,现场坐标信息与第一次测绘数据会存在偏差。此时,测绘工作人员只需将本测绘装置固定在第一次测绘时已经标识的定点上,打开手持测绘界面,进入修正模式,通过该 GPS 单元 3的修正模块8记录该定点坐标信息,并存储至该无人机地面站电脑2的存储器中。两次该定点的坐标偏差可作为作业边界及航线的补偿偏差。无人机地面站控制软件通过补偿该坐标偏差就可以修正电子地图上的航区边界坐标线路,从而有利于自动规划航线。

相对于现有技术,本实用新型的无人机地面站手持测绘一体化装置1把传统 GPS 测绘中的基准站,移动站和地面站集成化为单一的手持设备,携带方便,单人就完成测绘,并且可自动存储所获得的测绘数据,并实时生成自动航线,控制无人机飞行,减少设备及人工成本。

本实用新型可以具有多种变形实施方式,如 GPS 单元 4的测绘模块和修正模块集成成单一模块,并可以在无人机地面站软件上调用所测数据,在无人机地面站软件或手持测绘界面上显示所测绘地块的面积,并在无人机地面站软件上显示飞行所需时间。

本实用新型并不局限于上述实施方式,如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围,倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

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