本發(fā)明涉及一種基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字化城市建設(shè)、安防、森林防火等需求，需要通過航拍的方式構(gòu)建三維地理信息圖。無人機由于輕便靈活、編程能力強、環(huán)境要求低等優(yōu)點，可以做到隨時需要隨時起飛；進一步地借助實時圖像傳輸系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)可實時接收圖像，位置信息，動態(tài)構(gòu)建地理信息圖。

現(xiàn)有的三維地理信息繪制，需要專業(yè)的具備低空飛行資質(zhì)的人員、飛機值飛，并通過復(fù)雜的錄、攝像設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集；整個過程對人員要求，天氣狀況要求很高；而且由于較多的人、機交互，不確定性因素較多，采集精度差，實時性差；在某些特定場景下，需要快速對寬廣區(qū)域進行三維地理重建，單個無人機的續(xù)航，拍攝能力，單個地面站的計算能力，也會限制無人機測繪的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)，包括無人機和地面站，所述無人機包括拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，gps，角速度/加速度傳感器，電機驅(qū)動，云臺控制和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，所述地面站包括地面站交互系統(tǒng)，所述地面站交互系統(tǒng)通過無線網(wǎng)與地面站通訊，所述地面站與所述無人機之間通過所述高速數(shù)據(jù)傳輸通道來傳輸數(shù)據(jù)；

各個模塊的功能:

速度、加速度傳感器：檢測當前三維速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析；

角速度、加速度傳感器：檢測當前三維角速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析；

gps:與衛(wèi)星通信，獲得當前地理位置信息；

電機驅(qū)動：驅(qū)動電機，完成位移或者姿態(tài)調(diào)整；

云臺控制：用來控制攝像頭的轉(zhuǎn)向，用以控制拍攝系統(tǒng)定向拍攝；

地面站交互系統(tǒng)：用以與地面站無線通訊，實現(xiàn)任務(wù)的接收，飛行狀態(tài)查詢等低密度數(shù)據(jù)通訊；

拍攝系統(tǒng)：用以在飛行過程中執(zhí)行定點拍攝任務(wù)；

高速數(shù)據(jù)傳輸通道：用以進行采集圖像的實時回傳地面站。

進一步的，所述無人機和所述地面站的個數(shù)是一樣的。

進一步的，所述無人機和所述地面站的個數(shù)為n，n≥2。

進一步的，所述無人機和所述地面站都與主服務(wù)器相連。

根據(jù)上述所述的基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）在主服務(wù)器的平面地面上劃定待測繪區(qū)域的邊界；

步驟2）主服務(wù)器根據(jù)無人機集群配置，將待測區(qū)域切隔成四塊區(qū)域，并計算出對應(yīng)的邊界信息；

步驟3）主服務(wù)器將各個區(qū)域的邊界信息發(fā)送給對應(yīng)的地面站主機；

步驟4）地面站主機通過“地面站交互系統(tǒng)”將任務(wù)上傳給對應(yīng)的無人機；

步驟5）無人機按照所分配任務(wù)的區(qū)域信息，規(guī)劃自動測繪路徑；

步驟6）無人機在測繪區(qū)域上空飛行，在規(guī)劃的采集點懸停；

步驟7）通過云臺調(diào)節(jié)攝像頭指向，進行拍照，獲取地理測繪所需重合度的圖片；

步驟8）獲取采集點的無人機gps，高度信息；

步驟9）將圖片數(shù)據(jù)以及地理信息通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)綄?yīng)的地面站

步驟10）地面站獲取該信息后，根據(jù)三維重建算法，實時運算并在本地顯示屏中顯示；

步驟11）隨著飛行區(qū)域的覆蓋，各地面站將實時重建出各自區(qū)域的三維地理信息；

步驟12）當所有的區(qū)域完成測繪后，待測繪區(qū)域的三維地理信息圖也實時完成。

本發(fā)明的有益效果:

本發(fā)明在實時測繪基礎(chǔ)上，針對寬廣區(qū)域的測繪需求上，提出了基于無人機集群測繪模式，并結(jié)合分布式的地面站系統(tǒng)，進行并發(fā)的實時重建，大大縮短了時間；且通過對測繪區(qū)域的分割實現(xiàn)了無人機集群并發(fā)測繪；進一步，通過實時傳輸系統(tǒng)，分布式地面站可實時運算并構(gòu)建大區(qū)域三維地理信息圖。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的實施例示意圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。

參照圖1所示，一種基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)，包括無人機和地面站，所述無人機包括拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，gps，角速度/加速度傳感器，電機驅(qū)動，云臺控制和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，所述地面站包括地面站交互系統(tǒng)，所述地面站交互系統(tǒng)通過無線網(wǎng)與地面站通訊，所述地面站與所述無人機之間通過所述高速數(shù)據(jù)傳輸通道來傳輸數(shù)據(jù)。

進一步的，所述無人機和所述地面站的個數(shù)是一樣的。

進一步的，所述無人機和所述地面站的個數(shù)為n，n≥2。

進一步的，所述無人機和所述地面站都與主服務(wù)器相連。

根據(jù)上述所述的基于無人機集群分布式實時三維地理測繪系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）在主服務(wù)器的平面地面上劃定待測繪區(qū)域的邊界；

步驟2）主服務(wù)器根據(jù)無人機集群配置，將待測區(qū)域切隔成四塊區(qū)域，并計算出對應(yīng)的邊界信息；

步驟3）主服務(wù)器將各個區(qū)域的邊界信息發(fā)送給對應(yīng)的地面站主機；

步驟4）地面站主機通過“地面站交互系統(tǒng)”將任務(wù)上傳給對應(yīng)的無人機；

步驟5）無人機按照所分配任務(wù)的區(qū)域信息，規(guī)劃自動測繪路徑；

步驟6）無人機在測繪區(qū)域上空飛行，在規(guī)劃的采集點懸停；

步驟7）通過云臺調(diào)節(jié)攝像頭指向，進行拍照，獲取地理測繪所需重合度的圖片；

步驟8）獲取采集點的無人機gps，高度信息；

步驟9）將圖片數(shù)據(jù)以及地理信息通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)綄?yīng)的地面站

步驟10）地面站獲取該信息后，根據(jù)三維重建算法，實時運算并在本地顯示屏中顯示；

步驟11）隨著飛行區(qū)域的覆蓋，各地面站將實時重建出各自區(qū)域的三維地理信息；

步驟12）當所有的區(qū)域完成測繪后，待測繪區(qū)域的三維地理信息圖也實時完成。

實施例1：

如圖2所示：本套示例包含1個主服務(wù)器，4個無人機組成的集群，4個對應(yīng)地面站主機。

1）在主服務(wù)器的平面地面上劃定待測繪區(qū)域的邊界；

2）主服務(wù)器根據(jù)無人機集群配置，將待測區(qū)域切隔成四塊區(qū)域，并計算出對應(yīng)的邊界信息；

3）主服務(wù)器將1/2/3/4區(qū)域的邊界信息發(fā)送給對應(yīng)的地面站主機a/b/c/d；

4）地面站主機通過“地面站交互系統(tǒng)”將任務(wù)上傳給對應(yīng)的無人機；

5）無人機按照所分配任務(wù)的區(qū)域信息，規(guī)劃自動測繪路徑；

6）無人機在測繪區(qū)域上空飛行，在規(guī)劃的采集點懸停；

7）通過云臺調(diào)節(jié)攝像頭指向，進行拍照，獲取地理測繪所需重合度的圖片；

8）獲取采集點的無人機gps，高度信息；

9）將圖片數(shù)據(jù)以及地理信息通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)綄?yīng)的地面站；

10）地面站(a/b/c/d)獲取該信息后，根據(jù)三維重建算法，實時運算并在本地顯示屏中顯示。此中，根據(jù)圖片像素，采集高度等信息進行三維重建屬于公開的算法，不在本發(fā)明中；

11）隨著飛行區(qū)域的覆蓋，各地面站將實時重建出各自區(qū)域的三維地理信息；

12）當所有的區(qū)域完成測繪后，待測繪區(qū)域的三維地理信息圖也實時完成。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。