一种航拍数据同步获取装置

1.一种航拍数据同步获取装置，其特征在于：该装置包括数据处理模块及分别与数据处理模块连接的用于接收遥控指令的航拍指令输入接口、与航拍相机快门连接用于控制快门动作的航拍相机快门线接口、用于识别航拍相机位置和姿态的传感器模块、用于存储数据的存储模块、与航拍相机云台连接用于控制航拍相机云台使航拍相机处于正射状态的伺服接口、用于接收或输出数据的通信接口和提供电源的电源模块接口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的航拍指令输入接口、航拍相机快门线接口、传感器模块、数据处理模块、存储模块、通信接口、伺服接口和电源模块接口的工作配合关系是：航拍指令输入接口接收拍摄指令，通过数据处理模块传送给航拍相机快门线接口控制快门动作；传感器模块识别航拍相机位置姿态，将位置姿态数据传送给数据处理模块进行处理；数据处理模块根据处理结果向伺服接口发送指令控制航拍相机云台使航拍相机处于正射状态，并向航拍相机快门线接口发送指令控制控制快门动作；存储模块用于存储数据处理模块获得的数据；通信接口用于接收或输出数据处理模块获得的数据；电源模块接口与电源连接为所述装置工作提供电源。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器模块包括GPS定位模块和三轴微机械陀螺模块。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述三轴微机械陀螺模块和航拍相机水平放置，和航拍相机CCD感光面方向一致，用于获取航拍相机俯仰、横滚和航向角的三轴姿态数据。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述GPS定位模块用于获取航拍相机三维位置经度、纬度、高度、速度以及工作时间的三维位置数据。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的航拍指令输入接口、航拍相机快门线接口、传感器模块、数据处理模块、存储模块、通信接口、伺服接口和电源模块接口设于一块电路板上，所述的电路板上设有壳体，所述壳体设有航拍相机固定件。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的航拍指令输入接口与无人机自动驾驶仪连接或与遥控接收机连接。

一种航拍数据同步获取装置 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种航拍装置，尤其是一种航拍数据同步获取装置，特别适用于无人机等无人飞行器低空遥控航拍使用。 \n背景技术\n[0002] 近年来，以无人机为代表的无人飞行器技术发展迅速，其突出优点是成本低、效率高、机动灵活，无人员损伤风险，操作维护简单，广泛应用于国防军事、低空遥控、资源勘探、森林消防、水源检测、电力巡线、灾害评估、人员搜救等各个领域，经过多次实践检验，其应用效果受到广泛赞誉。 \n[0003] 利用无人机为飞行平台携带航拍相机进行低空遥控航拍越来受到重视，应用广泛。要获得效果优良的航拍效果，航空遥控拍摄正射影像图要求航拍相机的CCD感光面必须与地面保持平行，即相机拍摄得到的航片中心点的坐标和航拍相机CCD感光面坐标保持一致。遥控航拍必须要求同步获取航拍成像时的各种外方位数据，包括三轴姿态、三维位置等，为后期航拍图像的校正、融合、拼接提供基础数据。通常这些数据由无人机载飞控计算机间接提供，但由于传感器安装位置、角度和连接方式的不同，飞控计算机给出的相机曝光时的位置与姿态等数据并不十分准确，增加了外方位参数的误差，极大影响了后期图像处理。 \n实用新型内容\n[0004] 为了克服以上技术缺陷，本实用新型提供了一种航拍数据同步获取装置，特别适合轻小型无人机使用。可控制航拍相机进行航拍时，同步获取相机曝光的三轴姿态、三维位置等外方位数据，极大地方便了后期的图像处理。 \n[0005] 解决技术问题所采用的技术方案是：本实用新型包括数据处理模块及分别与数据处理模块连接的用于接收遥控指令的航拍指令输入接口、与航拍相机连接用于控制快门动作的航拍相机快门线接口、用于识别航拍相机位置和姿态的传感器模块、用于存储数据的存储模块、与航拍相机云台连接用于控制航拍相机云台使航拍相机处于正射状态的伺服接口、用于接收或输出数据的通信接口和提供电源的电源模块接口。 \n[0006] 所述的航拍指令输入接口、航拍相机快门线接口、传感器模块、数据处理模块、存储模块、通信接口、伺服接口和电源模块接口的工作配合关系是：航拍指令输入接口接收拍摄指令，通过数据处理模块传送给航拍相机快门线接口控制快门动作；传感器模块识别航拍相机位置姿态，将位置姿态数据传送给数据处理模块进行处理；数据处理模块根据处理结果向伺服接口发送指令控制航拍相机云台使航拍相机处于正射状态，并向航拍相机快门线接口发送指令控制控制快门动作；存储模块用于存储数据处理模块获得的数据；通信接口用于接收或输出数据处理模块获得的数据；电源模块接口与电源连接为所述装置工作提供电源。 \n[0007] 所述传感器模块包括GPS定位模块和三轴微机械陀螺模块。 \n[0008] 所述三轴微机械陀螺模块和航拍相机水平放置，和航拍相机CCD感光面方向一致，用于获取航拍相机俯仰、横滚和航向角的三轴姿态数据。 \n[0009] 所述GPS定位模块用于获取航拍相机三维位置经度、纬度、高度、速度以及工作时间的三维位置数据。 \n[0010] 所述装置的航拍指令输入接口、航拍相机快门线接口、传感器模块、数据处理模块、存储模块、通信接口、伺服接口和电源模块接口设于一块电路 板上，所述的电路板上设有壳体，所述壳体设有航拍相机固定件。 \n[0011] 所述装置的航拍指令输入接口与无人机自动驾驶仪连接或与遥控接收机连接。 [0012] 本实用新型可利用航拍指令输入接口和无人机自动驾驶仪连接可直接和遥控接收机接连接，通过地面站远距离控制遥控航拍。 \n[0013] 如果飞行器没有自动驾驶仪接口，可利用通信接口和无线数传电台连接，在地面发送航拍控制信号，包括拍摄指令、相机曝光时间间隔等，利用通信接口向地面下传航拍相关数据。也可在飞行前根据具体飞行速度和高度预先设定控制航拍相机曝光时间间隔。 [0014] 存储模块可利用板载存储模块安全数码卡(SD卡)存储遥控航拍数据，包括航片序列、拍摄时间、经度、纬度、高度、俯仰角、横滚角、航向角等，为遥感航片后期处理提供必须的外方位参数。 \n[0015] 采用上述设计结构后，相对于现有技术本实用新型具有以下优点： [0016] 1、可同步获取相机曝光的三轴姿态、三维位置等外方位数据，并可即时传输到地面，不但极大地方便了后期的图像处理，而且方便遥控人员及时调整航拍方案提高工作效率，操作简单。 \n[0017] 2、体积小，重量轻，尤其适合小型无人机低空遥控航拍应用。 \n[0018] 3、航拍过程全自动智能化，环境适应性强，可自动控制遥控航拍云台使遥控航拍相机始终处于正射状态，获得最佳的航拍照片。 \n附图说明\n[0019] 图1是本实用新型的结构原理图。 \n[0020] 图2是本实用新型使用的程序流程图。 \n具体实施方式\n[0021] 下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。 \n[0022] 如图1所示：本实用新型结构包括航拍指令输入接口1、航拍相机快门线接口2、传感器模块3、数据处理模块4、存储模块5、通信接口6、伺服接口7、电源模块接口8。 [0023] 数据处理模块1和传感器模块3布置于一电路板上，电路板上设有航拍指令输入接口1、航拍相机快门线接口2、安全数码卡(SD卡)存储模块5、通信接口6、伺服接口7和+5V电源模块接口8。电路板固定于壳体内，壳体固定于航拍相机上。航拍指令输入接口1接收无人机指令并识别，判断是否开始拍摄或停止拍摄；航拍相机快门线接口2输出脉冲宽度调制(PWM)信号给航拍相机进行拍摄或停止拍摄；传感器模块3包括GPS定位模块和三轴微机械陀螺模块，GPS定位模块测量航拍数码相机的三维位置经度、纬度、高度、速度以及工作时间，并把测量的数据传输到数据处理模块；三轴微机械陀螺模块和航拍相机水平放置，和航拍相机CCD感光面方向保持一致，为相机提供俯仰、横滚和航向角；数据处理模块4对输入指令进行识别判断，并通过航拍相机快门线接口2控制相机按设定的拍摄时间间隔工作，可在飞行前根据具体飞行速度和高度预先设定控制数码相机航拍曝光时间间隔，数据处理模块4根据传感器模块3提供的姿态数据，通过伺服接口7控制云台，使相机始终处于正射状态；存储模块5通过SD卡实时记录相机曝光时拍摄航片序列、时间、位置、姿态速度等数据；通过电源模块接口8输入+5V电源，为装置各模块提供稳定电源；装置可通过通信接口6接受曝光控制时间、曝光间隔等参数，也可输出相机曝光的各种外方位参数。 [0024] 本实用新型工作流程如图2所示。 \n[0025] 开始步骤101，装置加电，程序开始运行。 \n[0026] 步骤102，进行初始化，包括系统初始化，安全数码卡(SD卡)文件系统初始化，传感器模块初始化。 \n[0027] 步骤103，数据处理模块获取GPS定位和三轴姿态数据。 \n[0028] 步骤104，数据处理，计算俯仰和横滚角偏差。 \n[0029] 步骤105，并输出偏差给伺服装置，驱动云台使相机轴心向下和水平面垂直成正射状态。 \n[0030] 步骤106，接受到指令后，判断是否是航拍相机曝光指令，如果不是，则返回步骤\n106继续等待，如是是，则执行步骤107，获取曝光时间间隔设置。 \n[0031] 步骤108，输出曝光指令到航拍相机快门。 \n[0032] 步骤109，同时记录曝光的序列，时间，位置、速度、姿态等外方位数据，写入SD存储模块。 \n[0033] 步骤110，判断是否收到停止曝光指令，如果是，则执行步骤111，停止相机曝光。 [0034] 步骤112，程序结束，否则返回步骤107，继续按设定曝光时间间隔相机曝光。