本實(shí)用新型涉及無人機(jī)航拍領(lǐng)域，具體的說，是一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

航拍又稱空中攝影或航空攝影，是指從空中拍攝地球地貌，獲得俯視圖，此圖即為空照?qǐng)D。航拍的攝像機(jī)可以由攝影師控制，也可以自動(dòng)拍攝或遠(yuǎn)程控制。航拍所用的平臺(tái)包括航空模型、飛機(jī)、直升機(jī)、熱氣球、小型飛船、火箭、風(fēng)箏、降落傘等。航拍圖能夠清晰的表現(xiàn)地理形態(tài)，因此除了作為攝影藝術(shù)之外，也被運(yùn)用于軍事、交通建設(shè)、水利工程、生態(tài)研究、城市規(guī)劃等方面。現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中考慮到拍攝成本和可行性問題，普遍采用成本最低，技術(shù)要求最簡(jiǎn)單，最容易實(shí)現(xiàn)的無人機(jī)進(jìn)行拍攝，但是由于無人機(jī)的智能化還完善，拍攝的照片或者視頻往往都不能將需要拍攝的目標(biāo)進(jìn)行清晰完整的呈現(xiàn)，不能將鏡頭始終對(duì)準(zhǔn)被拍攝物體。

為了解決這一技術(shù)問題，中國(guó)實(shí)用新型專利公布號(hào)CN 103047971 A公開了“一種經(jīng)濟(jì)型機(jī)載傾斜數(shù)碼航空攝影系統(tǒng)”，該系統(tǒng)通過在無人機(jī)上安裝一個(gè)鏡頭支架，并在支架的前、后、左、右均安裝一定傾角的攝影單元且在中部安裝一個(gè)垂直的攝影單元，各個(gè)攝影單元通過單獨(dú)的CCD工作相機(jī)與控制器連接進(jìn)行工作，該實(shí)用新型通過增設(shè)攝影單元可以實(shí)現(xiàn)多角度的拍攝，拍攝覆蓋范圍更廣，克服了傳統(tǒng)航拍影響立面數(shù)據(jù)缺乏，拍攝覆蓋面狹窄的問題，但是通過增加多個(gè)攝影單元的方式擴(kuò)大攝影范圍也會(huì)帶來如下弊端：其一，設(shè)備的成本會(huì)相應(yīng)增加，設(shè)備重量會(huì)增加，重量的增加對(duì)無人機(jī)的運(yùn)載能力要求也會(huì)相應(yīng)提高，造成小微型無人機(jī)無法進(jìn)行拍攝。其二，由于采用多攝影單元，多角度的拍攝，這樣會(huì)造成大面積的拍攝影像脫離拍攝目標(biāo)，造成拍攝影像的報(bào)廢，同時(shí)，部分角度拍攝的目標(biāo)容易造成影像不全，無法獲取清晰完整的目標(biāo)影像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)，用于解決背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有無人機(jī)航拍無法精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)拍攝目標(biāo)，導(dǎo)致拍攝影像不完整的問題。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)，包括安裝在無人機(jī)上的拍攝執(zhí)行終端、安裝在地面目標(biāo)上的信息采集終端和用戶控制終端；所述信息采集終端包括第一單片機(jī)，所述第一單片機(jī)輸入端分別連接第一GPS定位模塊和第一氣壓高度計(jì)，所述第一單片機(jī)輸出端連接數(shù)據(jù)發(fā)射模塊；所述拍攝執(zhí)行終端包括三軸航拍云臺(tái)，所述三軸航拍云臺(tái)連接第二單片機(jī)輸出端，所述第二單片機(jī)輸入端分別連接第一陀螺儀、電子羅盤、第二GPS定位模塊、第二氣壓高度計(jì)和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊分別與數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和用戶控制終端通信連接。

優(yōu)選地，所述用戶控制終端包括輸入單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和顯示單元，所述數(shù)據(jù)傳輸單元分別連接輸入單元和顯示單元，所述數(shù)據(jù)傳輸單元與所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通信連接。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊基于2.4G無線模塊技術(shù)分別與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)傳輸單元通信連接。2.4G無線模塊（英文：2.4Ghz RF transceiver / receiver module）工作在全球免申請(qǐng)ISM頻道2400M-2483M范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)開機(jī)自動(dòng)掃頻功能，共有50個(gè)工作信道，可以同時(shí)供50個(gè)用戶在同一場(chǎng)合同時(shí)工作，無需使用者人工協(xié)調(diào)、配置信道，通信范圍為0-600米，最高速率250kbps完全能夠滿足無人機(jī)拍攝所需的通信條件。

優(yōu)選地，所述拍攝執(zhí)行終端還包括空速管和壓力傳感器，所述空速管與壓力傳感器連接，所述壓力傳感器與所述第二單片機(jī)連接。所述壓力傳感器將檢測(cè)到的空速管中的壓力差轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送至第二單片機(jī)，所述第二單片機(jī)將來自于壓力傳感器中的電信號(hào)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并通過所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至用戶控制終端的數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到顯示單元進(jìn)行顯示。

優(yōu)選地，所述三軸航拍云臺(tái)包括內(nèi)置第二陀螺儀的防抖鏡頭，所述防抖鏡頭連接有存儲(chǔ)裝置；所述第二陀螺儀用于穩(wěn)定防抖鏡頭，使防抖鏡頭在拍攝過程中能夠獲取更為高清的成像畫面，所述存儲(chǔ)裝置可以為包括存儲(chǔ)卡、U盤在內(nèi)的便攜式存儲(chǔ)裝置。

優(yōu)選地，所述拍攝執(zhí)行終端還包括飛行記錄儀，所述飛行記錄儀與第二單片機(jī)連接，用于記錄包括無人機(jī)在飛行過程中的飛行高度、速度、方位、軌跡在內(nèi)的信息，所述飛行記錄儀可以拆卸并與PC連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和分析。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

（1）本實(shí)用新型通過GPS定位和氣壓高度計(jì)的配合使用采集數(shù)據(jù)，利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，達(dá)到了信息采集終端與拍攝執(zhí)行終端的三維模型的建立，使安裝在無人機(jī)上的拍攝執(zhí)行終端上的三軸航拍云臺(tái)始終對(duì)準(zhǔn)信息采集終端所在的拍攝目標(biāo)，解決了現(xiàn)有無人機(jī)容易丟失拍攝目標(biāo)，不能完全對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，導(dǎo)致拍攝的影像不完整的問題。

（2）由于本實(shí)用新型在拍攝執(zhí)行終端上安裝有第一陀螺儀，使得拍攝執(zhí)行終端對(duì)來自無人機(jī)的振動(dòng)進(jìn)行了過濾，為三軸航拍云臺(tái)創(chuàng)造了良好的拍攝環(huán)境，進(jìn)一步地，在防抖鏡頭中安裝有第二陀螺儀進(jìn)一步的提高了防抖鏡頭拍攝的影像清晰度。

（3）通過在用戶控制終端中增設(shè)了顯示單元，用戶在操作無人機(jī)的同時(shí)可以對(duì)無人機(jī)的飛行狀態(tài)、方位、位置信息進(jìn)行查看，方便用戶對(duì)無人機(jī)的把控和操作，提高了拍攝的可靠性和效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型信息采集終端的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型拍攝執(zhí)行終端的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型用戶控制終端的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本實(shí)用新型拍攝工作原理的流程示意圖；

其中1-信息采集終端；11-數(shù)據(jù)發(fā)射模塊；12-第一單片機(jī)；13-第一GPS定位模塊；14-第一氣壓高度計(jì)；2-拍攝執(zhí)行終端；21-數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；22-第二單片機(jī)；23-第一陀螺儀；24-電子羅盤；25-第二GPS定位模塊；26-第二氣壓高度計(jì)；27-三軸航拍云臺(tái)；271-防抖鏡頭；272-存儲(chǔ)裝置；28-壓力傳感器；29-空速管；30-飛行記錄儀；3-用戶控制終端；31-數(shù)據(jù)傳輸單元；311-輸入單元；312-顯示單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)，包括安裝在無人機(jī)上的拍攝執(zhí)行終端2、安裝在地面目標(biāo)上的信息采集終端1和用戶控制終端3；所述信息采集終端1包括第一單片機(jī)12，所述第一單片機(jī)12輸入端分別連接第一GPS定位模塊13和第一氣壓高度計(jì)14，所述第一單片機(jī)12輸出端連接數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11；所述拍攝執(zhí)行終端2包括三軸航拍云臺(tái)27，所述三軸航拍云臺(tái)27連接第二單片機(jī)22輸出端，所述第二單片機(jī)22輸入端分別連接第一陀螺儀23、電子羅盤24、第二GPS定位模塊25、第二氣壓高度計(jì)26和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21分別與數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11和用戶控制終端3通信連接。

工作原理：

開啟信息采集終端1、拍攝執(zhí)行終端2和用戶控制終端3，并將信息采集終端1放置于需要拍攝的目標(biāo)區(qū)域，將拍攝執(zhí)行終端2固定安裝到執(zhí)行無人機(jī)的下部，遙控?zé)o人機(jī)升空。第一GPS定位模塊13將采集的信息采集終端1所在的經(jīng)緯度信息和第一氣壓高度計(jì)14將采集的信息采集終端1所在的高度信息發(fā)送至第一單片機(jī)12，第一單片機(jī)12將信息進(jìn)行處理，并形成信息采集終端1所在的位置信息通過數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11發(fā)送至數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述收發(fā)模塊21將信息采集終端1所在的位置信息（即拍攝目標(biāo)位置信息）發(fā)送至第二單片機(jī)22；所述第二單片機(jī)22將來自于第二GPS定位模塊25采集的拍攝執(zhí)行終端2所在的經(jīng)緯度信息和第二氣壓高度計(jì)26將采集的拍攝執(zhí)行終端2所在的高度信息處理形成拍攝執(zhí)行終端2的位置信息（即無人機(jī)位置信息），所述第二單片機(jī)22將信息采集終端1所在的位置信息（即拍攝目標(biāo)位置信息）與拍攝執(zhí)行終端2的位置信息（即無人機(jī)位置信息）進(jìn)行對(duì)比和邏輯運(yùn)算，得出無人機(jī)位置與拍攝目標(biāo)位置的三維關(guān)系，同時(shí)計(jì)算得出在該時(shí)刻無人機(jī)位置相對(duì)于拍攝目標(biāo)位置的俯仰角；同時(shí)，電子羅盤24將無人機(jī)飛行的方位信息實(shí)時(shí)傳送給所述第二單片機(jī)22，所述第二單片機(jī)22根據(jù)無人機(jī)飛行方位的改變實(shí)時(shí)調(diào)整俯仰角的角度值，并將該時(shí)刻的俯仰角角度值形成指令發(fā)送至三軸航拍云臺(tái)27，所述三軸航拍云臺(tái)27按照第二單片機(jī)22發(fā)出的指令實(shí)時(shí)調(diào)整防抖鏡頭271的俯仰角度，從而實(shí)現(xiàn)防抖鏡頭271始終對(duì)準(zhǔn)拍攝目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)或者手動(dòng)拍攝。自動(dòng)拍攝可以通過預(yù)設(shè)在第二單片機(jī)22中的拍攝規(guī)則實(shí)現(xiàn)拍攝，手動(dòng)拍攝則是通過用戶控制終端3進(jìn)行手動(dòng)操作拍攝，從而解決了現(xiàn)有無人機(jī)在拍攝過程中不容易獲取比較完整的目標(biāo)影像，拍攝量大，造成不必要的浪費(fèi)，甚至丟失目標(biāo)的問題。

實(shí)施例2：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)，為了進(jìn)一步提高拍攝的效率和準(zhǔn)確性，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述用戶控制終端3包括輸入單元311、數(shù)據(jù)傳輸單元31和顯示單元312，所述數(shù)據(jù)傳輸單元31分別連接輸入單元311和顯示單元312，所述數(shù)據(jù)傳輸單元31與所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21通信連接。

為了使本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸更為高效可靠，本實(shí)施例中所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊11通過2.4G無線模塊技術(shù)分別與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21和數(shù)據(jù)傳輸單元31通信連接。

工作原理：

在實(shí)施例1的工作原理的基礎(chǔ)上，所述用戶控制終端3中的輸入單元311用于編輯輸入拍攝、停止拍攝、自動(dòng)拍攝的命令，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元31發(fā)送到數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21將指令直接發(fā)送到三軸航拍云臺(tái)27，并由防抖鏡頭271執(zhí)行拍攝、停止拍攝、自動(dòng)拍攝。所述顯示單元312用于顯示來自于數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21的所有信息，包括：無人機(jī)方位信息、無人機(jī)經(jīng)緯度信息、無人機(jī)海拔高度信息、拍攝目標(biāo)經(jīng)緯度信息和拍攝目標(biāo)海拔高度信息。

實(shí)施例3：

如圖1-4所示，一種基于GPS定位的航拍無人機(jī)影像追蹤系統(tǒng)，為了更進(jìn)一步增加本實(shí)用新型的拍攝效果和用戶對(duì)無人機(jī)的狀態(tài)把控，在上述任意一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述拍攝執(zhí)行終端2還包括空速管29和壓力傳感器28，所述空速管29與壓力傳感器28連接，所述壓力傳感器28與所述第二單片機(jī)22連接。所述壓力傳感器28將檢測(cè)到的空速管29中的壓力差轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送至第二單片機(jī)22，所述第二單片機(jī)22將來自于壓力傳感器28中的電信號(hào)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并通過所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊21發(fā)送至用戶控制終端3的數(shù)據(jù)傳輸單元31，數(shù)據(jù)傳輸單元31將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到顯示單元312進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述三軸航拍云臺(tái)2包括內(nèi)置第二陀螺儀的防抖鏡頭271，所述防抖鏡頭271連接有存儲(chǔ)裝置272；所述第二陀螺儀用于穩(wěn)定防抖鏡頭271，使防抖鏡頭271在拍攝過程中能夠獲取更為高清的成像畫面，所述儲(chǔ)裝置272用于存儲(chǔ)所述防抖鏡頭271拍攝的照片或者視頻，本實(shí)施例中所述存儲(chǔ)裝置272為存儲(chǔ)卡，所述存儲(chǔ)卡中的文件可用于PC機(jī)直接讀取。

為了更進(jìn)一步的了解無人機(jī)的飛行狀態(tài)，以便進(jìn)一步的為提高拍攝效果和效率進(jìn)行分析，所述拍攝執(zhí)行終端2還包括飛行記錄儀30，所述飛行記錄儀30與第二單片機(jī)22連接，用于記錄包括無人機(jī)在飛行過程中的飛行高度、速度、方位、軌跡在內(nèi)的信息，所述飛行記錄儀30可以拆卸并與PC連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和分析。PC電腦可以直接讀取所述飛行記錄儀30中記錄的數(shù)據(jù)，并可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視圖像進(jìn)行分析。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。