驶仪(8)组成，其中，遥感测试设备⑷包括微型激光雷达(15)，G0pix)相机(16)，超小型光谱成像仪(17)以及机载红外相机(18);遥感气球(I)与遥感无人机(14)相连，便于携带其升空；机载伺服控制平台(2)装载于遥感无人机(14)上，其中，供电设备与机载伺服控制平台(2)中其他各个模块相连并供电，微处理器(13)分别与存储设备(5)、无线电传输装置￠)、气压高度表
(7)、自动驾驶仪(8)相连，并与可选遥感测试设备(4)中的微型激光雷达(15)、G0pix)相机(16)、超小型光谱成像仪(17)以及机载红外相机(18)分别相连，在不同尺度下根据气压高度表(7)和自动驾驶仪(8)提供的高度、航迹信息控制遥感测试设备(4)进行同步信息采集，信息经处理后传送给存储设备(5)进行存储，并通过无线电传输装置(6)传送给地面；移动地面站(9)中，数据接收天线(11)装载于控制设备(10)上，并与数据处理计算机(12)相连，将接收到的无线电传输装置(6)传回的信息交由数据处理计算机(12)进行处理；本平台开始工作后，遥感气球(I)携带遥感无人机(14)升空，期间微处理器(13)根据气压高度表(7)所测高度值控制遥感测试设备(4)在预先设定的高度点进行同步信息采集，当遥感气球(I)稳定在设定高度最大值不再上升时，遥感测试设备(4)在此高度进行高空遥感，然后遥感气球(I)与遥感无人机(14)脱离，后者高速下落，并在进入低空区域前通过尾翼旋转进入滑翔模式，由自动驾驶仪(8)对其进行导航，最后回到指定位置，这段时间微处理器(13)根据自动驾驶仪(8)以及气压高度表(7)所测导航信息控制可选遥感测试设备(4)在预设航迹进行同步信息采集；供电设备(3)为机载伺服控制平台(2)上各个设备进行供电，遥感测试设备(4)采集到的信息经过微处理器(13)处理后被实时存储到存储设备(5)，并通过无线电传输装置(6)传送给移动地面站(9)，控制设备(10)控制数据接收天线(11)旋转来接收数据信息，并将信息传送给数据处理计算机(12)进行数据分析和处理。
[0018]所述的遥感气球(I)选用6KG载重气球，且带有自动脱钩装置，可实现遥感气球(I)和遥感无人机(14)的脱离；
[0019]所述的遥感无人机(14)机体采用碳纤维构成，质量轻，可通过旋转尾翼实现机身和机翼功能互换，使其能在高空区域安全高速下落，并在进入低空区域前进入滑翔模式；
[0020]所述的控制设备(10)由6米高升降杆和一台三轴伺服云台组成，三轴伺服云台可以进行水平360度连续旋转以及俯仰90度旋转，用来控制数据接收天线(12)不断旋转，跟踪接收数据信息，另外，该云台固定在升降杆顶座，并通过升降杆升至6米高处，有利于排除地面干扰；
[0021]所述的旋转尾翼采用电机驱动旋转，具有蜗轮蜗杆装置，可实现自锁功能；自动旋转尾翼采用智能控制舵机，在规定的位置按照预定的角速度进行旋转，确保飞行器在近地点18000m的高度实现飞行模式的完全转变，即V型尾翼旋转至与机翼垂直，以机翼为应力面进行滑翔。
[0022]如图2所示，开始阶段，遥感气球(I)携带遥感无人机(14)从地面上升。上升过程中，微处理器(13)根据气压高度表(7)所测高度值控制遥感测试设备(4)在预先设定的高度点进行同步信息采集，采集遥感数据存储到存储设备(5)，并通过无线电传输装置(6)将数据传回移动地面站(9)。当遥感气球(I)稳定在设定高度最大值不再上升时，遥感测试设备(4)在此高度进行高空遥感，然后遥感气球(I)上的自动脱钩装置工作，此时遥感气球
(I)与遥感无人机(14)脱离，高空滑翔变结构无人机高速降落。降落初始阶段，由于速度较快，对机体结构强度要求大，无人机采用长机翼作为机身，实现高速稳定下落。在达到低空区域的一个预定高度后，通过舵机带动蜗轮蜗杆自动旋转，从而旋转尾翼，改变无人机的飞行模式，以短机翼作为机身，进行滑翔。在低空区域滑翔期间，自动驾驶仪(8)对无人机进行导航，同时微处理器(13)根据自动驾驶仪⑶以及气压高度表(7)所测导航信息控制遥感测试设备(4)在预设航迹进行同步信息采集，采集遥感数据存储到存储设备(5)，并通过无线电传输装置(6)将数据传回移动地面站(9)。最后在自动驾驶仪(8)的路径规划下，无人机按照预定路线到达指定地点，将机载伺服控制平台(2)上装载的一系列设备以及存储下的数据送回。整个遥感数据采集过程中，控制设备(10)控制数据接收天线(11)不断旋转，跟踪接收数据信息，并传送给数据处理计算机(12)进行数据处理。
【主权项】
1.一种多尺度航空遥感测试平台，其特征在于:包括遥感气球(I)、遥感无人机(14)、机载伺服控制平台(2)以及移动地面站(9)，移动地面站(9)由控制设备(10)、数据接收天线(11)和数据处理计算机(12)组成，机载伺服控制平台(2)由微处理器(13)、供电设备(3)、遥感测试设备(4)、存储设备(5)、无线电传输装置(6)、气压高度表(7)和自动驾驶仪⑶组成，其中，遥感测试设备⑷包括微型激光雷达(15)、Gopix)相机(16)、超小型光谱成像仪(17)以及机载红外相机(18);遥感气球(I)与遥感无人机(14)相连，便于携带其升空；机载伺服控制平台⑵装载于遥感无人机(14)上，其中，供电设备与机载伺服控制平台(2)中其他各个模块相连并供电，微处理器(13)分别与存储设备(5)、无线电传输装置出)、气压高度表(7)、自动驾驶仪(8)相连，并与遥感测试设备(4)中的微型激光雷达(15)、G0pix)相机(16)、超小型光谱成像仪(17)以及机载红外相机(18)分别相连，在不同尺度下，根据气压高度表(7)和自动驾驶仪⑶提供的高度、航迹信息控制遥感测试设备(4)进行同步信息采集，信息经处理后传送给存储设备(5)进行存储，并通过无线电传输装置(6)传送给地面；移动地面站(9)中，数据接收天线(11)装载于控制设备(10)上，并与数据处理计算机(12)相连，将接收到的无线电传输装置(6)传回的信息交由数据处理计算机(12)进行处理；本平台开始工作后，遥感气球(I)携带遥感无人机(14)升空，期间微处理器(13)根据气压高度表(7)所测高度值控制遥感测试设备⑷在预先设定的高度点进行同步信息采集，当遥感气球(I)稳定在设定高度最大值不再上升时，遥感测试设备(4)在此高度进行高空遥感，然后遥感气球(I)与遥感无人机(14)脱离，后者高速下落，并在进入低空区域前通过尾翼旋转进入滑翔模式，由自动驾驶仪(8)对其进行导航，最后回到指定位置，这段时间微处理器(13)根据自动驾驶仪⑶以及气压高度表(7)所测导航信息控制遥感测试设备(4)在预设航迹进行同步信息采集；供电设备(3)为机载伺服控制平台(2)上各个设备进行供电，遥感测试设备(4)采集到的信息经过微处理器(13)处理后被实时存储到存储设备(5)，并通过无线电传输装置(6)传送给移动地面站(9)，控制设备(10)控制数据接收天线(11)旋转来接收数据信息，并将信息传送给数据处理计算机(12)进行数据分析和处理。2.根据权利要求1所述的多尺度航空遥感测试平台，其特征在于:所述的遥感气球(I)选用6KG载重气球，且带有自动脱钩装置，可实现遥感气球(I)和遥感无人机(14)的脱离。3.根据权利要求1所述的多尺度航空遥感测试平台，其特征在于:所述的遥感无人机(14)机体采用碳纤维构成，质量轻，可通过旋转尾翼实现机身和机翼功能互换，使其能在高空区域安全高速下落，并在进入低空区域前进入滑翔模式。4.根据权利要求1所述的多尺度航空遥感测试平台，其特征在于:所述的控制设备(10)由6米高升降杆和一台三轴伺服云台组成，三轴伺服云台可以进行水平360度连续旋转以及俯仰90度旋转，用来控制数据接收天线(12)不断旋转，跟踪接收数据信息，另外，该云台固定在升降杆顶座，并通过升降杆升至6米高处，有利于排除地面干扰。5.根据权利要求3所述的多尺度航空遥感测试平台，其特征在于:所述的旋转尾翼采用电机驱动旋转，具有蜗轮蜗杆装置，可实现自锁功能；自动旋转尾翼采用智能控制舵机，在规定的位置按照预定的角速度进行旋转，确保飞行器在近地点18000m的高度实现飞行模式的完全转变，即V型尾翼旋转至与机翼垂直，以机翼为应力面进行滑翔。
【专利摘要】本发明涉及一种多尺度航空遥感测试平台，以遥感气球和无人机为平台，将多种遥感测试设备一体化集成在伺服控制平台上进行同步信息采集。工作时，遥感气球携带遥感无人机升空，到达指定高度后两者脱离，遥感无人机高速下落，并在低空区域通过尾翼旋转进入滑翔模式，由自动驾驶仪进行导航，回到指定位置。遥感测试设备工作中，采集到的信息被存储到存储设备，并通过无线电传输装置传送给移动地面站进行分析和处理。该平台既能在高空获取大范围、高覆盖率的信息，又可在中低空区域进行机动性强、响应迅速的遥感测量，且能实现数据的实时传输与处理以及设备的安全返回，可满足农业遥感、环境监测、测绘、安防、火灾探测对多尺度遥感的需求。
【IPC分类】G01C11/00, G05D1/10
【公开号】CN104881042
【申请号】CN201510313481
【发明人】郭雷, 齐孟超, 张霄, 杨健, 李晨阳
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月9日