[发明专利]一种独立式航拍云台系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于农林业航空机械技术领域，具体涉及一种可用于植保无人机等机械上的独立式云台拍摄系统及其控制方法。

背景技术

无人机低空遥感航拍尺度和分辨率介于卫星遥感和地面遥感之间，能有效弥补卫星遥感的实时性较差和分辨率不高的缺点，同时较地面遥感设备有更高的采集效率，正成为精准农业领域发展热点之一。云台作为承载相机的平台，是保证低空遥感图像采集质量的关键部件，同时云台的便携性、操作简易性等特性是无人机低空遥感航拍高效性的重要保证条件。

目前，农业应用遥感航拍领域内使用的无人飞行器种类较多，按结构分类有旋翼型和固定翼型，而旋翼型又分为单旋翼型和多旋翼型，每种结构的无人机对云台的安装要求都不尽相同。现有的云台大多数是非独立式的，即由机械结构部分和姿态控制电路部分等构成，云台供电、姿态调整控制信号传输等依赖于无人机的机载设备，如果无人机的机载功率较小，或者没有预留通信通道则对云台正常使用的要求较为苛刻。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种独立式云台拍摄系统及其控制方法，为农业领域无人机遥感航拍提供一种简易、便携式且运行稳定的云台，可配合绝大多数无人机平台使用，也可用在其它机械上或安装在塔架上。

为实现上述技术目的，本发明公开的技术方案为：

一种独立式航拍云台系统，包括云台和地面控制站，所述云台通过无线通信的方式与地面控制站通信连接，所述地面控制站包括云台遥控器和设有显示屏的图像接收装置，其特征在于：

所述云台包括固定安装在空中平台或地面平台上的控制盒、附着在控制盒外的多轴向姿态调整执行机构和安装在所述执行机构末端的成像设备；

所述控制盒的电路系统包括以下组成部分：

控制单元，与所述成像设备分别连接，根据接收的图像采集触发信号，向成像设备发送采集图像的控制信号，并接收成像设备上传的图像数据；

自动拍照控制模块，与控制单元连接，根据预加载程序，向控制单元自动发送图像采集触发信号；

姿态控制模块，与所述控制单元连接，根据控制单元的输出指令向所述执行机构的驱动设备发送伺服控制信号；

无线通信模块，包括图像传输信号发射器、图像采集触发信号接收器和姿态调整信号接收器，控制单元通过所述图像传输信号发射器与所述图像接收装置通信连接，向地面控制站传输图像；所述云台遥控器通过所述图像采集触发信号接收器、姿态调整信号接收器与所述控制单元通信连接，向控制单元发送地面控制站的控制指令；

传感器系统，包括与控制单元连接的陀螺仪、加速度计和航向计，用于监测空中平台或地面平台的移动方向和姿态信息；

电源模块，为控制盒内的用电元器件、姿态调整执行机构及所述成像设备供电。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述自动拍照控制模块与与定位系统连接，在空中平台或地面平台到达预设拍照点时，向所述控制单元自动发送图像采集触发信号。

所述自动拍照控制模块、图像采集触发信号接收器的信号输出端分别通过缓冲器与所述控制单元的信号输入端连接，通过所述缓冲器隔离控制单元接收的信号并对接收信号进行电平转换。

为了方便用户观察系统的电量使用情况，所述电源模块设有电量显示器。

所述多轴向姿态调整执行机构的驱动设备优选采用步进电机。

所述成像设备的图像采集开关电路由继电器控制导通，所述继电器与控制单元连接。

所述继电器的驱动电路设有三极管，继电器线圈串接在电源端与所述三极管的C集电极之间，三极管的E发射极接地，B基极与控制单元的信号输出端连接，所述电源端与三极管之间还设有与继电器线圈并联的二极管，所述二极管的阳极一端与三极管连接，阴极一端与电源端连接。

所述三极管与控制单元信号输出端之间串接有一3K电阻件。

所述云台设有两个以并联方式串接在成像设备图像采集开关电路上的继电器，两继电器的通断分别由自动拍照控制模块发送的图像采集触发信号、所述图像采集触发信号接收器向控制单元输出的图像采集触发信号控制。

一种用于如上所述独立式航拍云台系统的控制方法，其特征在于，包括：

一）将搭载所述空中平台或地面平台的机械或塔架安置于水平地面，使所述平台与地面保持平行，将云台安装在所述平台上，将成像设备固定在云台姿态调整执行机构的末端；

二）启动控制盒，初始化控制盒内的电路系统；