[实用新型]基于无人机的航空近景摄影位移测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种航空近景摄影位移测量装置，尤其涉及一种基于无人机(微型模型无人机)的航空近景摄影位移测量装置；具体地说，涉及人通行困难或者作业危险地区等大位移工程的非接触测量装置。

背景技术

位移测量是岩土工程安全性评价、施工控制与效果检验的重要手段。在通行困难或者作业危险的地方，比如：高陡边坡、矿山塌陷区，泥石流发生区域等，现有大多数位移测量技术耗时耗力，甚至无法实施。而卫星遥感、航空摄影测量等技术虽然不受场地条件限制，但测量精度较低，后者还受航空管制的影响。

无人机技术近年来迅速发展，并已经运用到民用生产领域。目前已有应用于土地资源调查、森林火灾调查的无人机系统，但是尚未有以无人机为平台的位移测量系统。

近景摄影测量早在20世纪80年代就应用于岩土工程的监测领域。经过多年的发展，目前，对于小范围的工程，测量精度已经达到工程要求；但是，对于大型的工程，特别是通行困难或者作业危险区域的工程，其使用就受到了一定的限制，而手持拍照往往会产生一些拍摄死角。

为了开发不受场地条件制约，又有较高精度且不受航空管制的高效、低成本位移测量技术，并利用无人机载体，提出了一种基于无人机的航空近景摄影位移测量装置的概念。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述缺点和不足，实现现有工程的要求，提供一种基于无人机的航空近景摄影位移测量装置。该装置适用于大变形工程的位移测量，特别适用于通行困难或者作业危险的工程的位移测量，同时还可以作为地质灾害调查、地质调查的辅助手段。

本实用新型的目的是这样实现的：

如图1，本实用新型包括无人机(1)、数码相机(2)、地面控制站(3)、微波发射器(4)、微波接收天线(5)、数据线(6)和计算软件(7)；

在无人机(1)上装置有数码相机(2)和微波发射器(4)，通过无人机(1)的飞控板(1.1)连接；数据线(6)连接地面控制站(3)上的电脑串口(3.3)和微波接收天线(5)，计算软件(7)安装在地面控制站(3)的笔记本电脑(3.1)上。

本实用新型的工作原理是：

无人机(1)在地面控制站(3)的遥控下，按照预先设定的航线实现距离地面50米左右的超低空飞行。在已有的地面地形的情况下，无人机(1)飞行高度可以与地面进行匹配，使得无人机(1)与地面的距离基本保持一致。监视图象通过微波发射器(4)和微波接收天线(5)传输和接收实时显示于地面控制站(3)的显示屏(3.2)上。可手动或者自动对目标区域进行拍照。利用部分已知点坐标，对拍摄的照片按照近景摄影测量的理论进行处理计算，得到目标区域未知点的三维坐标。将不同时期的照片所得的三维坐标进行比较，就可以得到该点的位移，通过差分的方法进而得到目标区域的表面位移。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、无需专用起降跑道，不受航空管制约束，场地适应性强，特别适用于地形条件复杂区域工程的位移测量。

2、该系统省时、省力且拍照没有死角。

3、位移测量效率高，监测区域大。

4、模型机小巧灵活，可实现地形匹配。

5、使用无人机比较安全，不会造成人员伤害。

总之，由于本实用新型可以避免传统位移测量技术的一些问题，适用于大位移大范围工程的位移测量，特别是通行困难或作业危险区域工程的位移测量。

附图说明

图1是本装置组成示意图；

图2是地面控制站示意图；

图3是数码相机与无人机的连接示意图；

图4是计算软件组成及其流程图。

其中：

1-无人机，1.1-飞控板，1.2-GPS，1.3-自稳平衡仪；

2-数码相机，2.1-镜头；

3-地面控制站，3.1-笔记本电脑，3.2-显示屏，3.3-电脑串口；

4-微波发射器；

5-微波接收天线；

6-数据线；

7-计算软件；

A-水平面；

B-相机平面与水平面的夹角，0≤B≤60度。

具体实施方式

下面结合附图和实施示例对本实用新型进一步说明：

一、本装置结构

1、无人机(1)

如图1，在无人机(1)上安装有飞控板(1.1)、GPS(1.2)和自稳平衡仪(1.3)等飞行辅助设备和微波发射器(4)；航线通过地面站(3)导入无人机(1)。

该无人机(1)为电动，续航时间30分钟以上。