一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法與流程
1.本發(fā)明涉及機載多任務(wù)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體領(lǐng)域為一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
2.無人機機載任務(wù)傳感器主要指搭載于無人機上用于執(zhí)行任務(wù)所需的多類型傳感器設(shè)備，包括數(shù)字航攝儀、激光掃描儀、高光譜相機、視頻吊艙等。無人機航測作為傳統(tǒng)航空攝影測量的補充手段從航空模型領(lǐng)域發(fā)展而來，廣泛應(yīng)用于測繪、國土領(lǐng)域，具備快速反應(yīng)、區(qū)域受限小等特點，以搭載航攝儀為主要使用途徑。近年來，隨著裝備技術(shù)的發(fā)展，無人機搭載任務(wù)傳感器開始趨于多樣化，獲取成果也由單一的正射影像逐步發(fā)展到傾斜影像、激光點云等。
3.數(shù)字航攝儀是搭載在飛行器平臺上對地面目標物進行攝影，獲得數(shù)字化影像的儀器設(shè)備。數(shù)字航攝儀在傳統(tǒng)膠片航攝儀的基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生，隨著測繪技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展革新，又鑒于社會建設(shè)在地理信息方面的需求越來越大，人們在航攝儀的原理基礎(chǔ)上整合各種新技術(shù)，制作出能夠直接獲取數(shù)字化影像的數(shù)字航攝儀。ccd傳感器是數(shù)字航攝儀的核心元件，將鏡頭所成影像的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，再把這種電信號轉(zhuǎn)化成計算機可以識別的“數(shù)字信號”記錄下來，最后轉(zhuǎn)換成影像。框幅式航攝儀曝光瞬間獲得一幅完整的影像，是一個單中心投影。
4.激光雷達為主動光學(xué)傳感器，激光雷達掃描儀利用激光束發(fā)射與返回的時間，結(jié)合gps技術(shù)、imu技術(shù)，計算目標地物三維信息，同時根據(jù)回波強度獲取一部分地物信息，具有全天候、高精度等特點。激光雷達特性主要包括功率、掃描范圍、發(fā)射距離以及掃描頻率，相應(yīng)的，所獲取的激光雷達點具備強度、回波數(shù)、rgb值、掃描角度、掃描方向等屬性。早期激光雷達多用于距離量測，隨著技術(shù)的發(fā)展，激光雷達設(shè)備搭載平臺也由單一的地面發(fā)展為機載、車載、船載等移動平臺，伴隨著gps及imu慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，人們逐步具備了獲取移動激光雷達絕對坐標的能力。通過點云解算、后處理等將激光雷達掃描儀接收的回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高精度三維激光點云數(shù)據(jù)。
5.高光譜成像儀利用光譜成像技術(shù)獲取觀測區(qū)域地物的高光譜圖像，相較于傳統(tǒng)的rgb，在光譜維度上，把一定光譜范圍劃分為多個波段，而不同物質(zhì)由于分子結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致其在不同波段上產(chǎn)生不同的光譜特性，這為地物精細分類提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進而獲得高精度專題信息。高光譜成像儀將兩個連續(xù)光譜峰彼此分開的能力稱之為光譜分辨率，與影像分辨率相類似，光譜分辨率成為了表征光譜成像儀的關(guān)鍵指標。
6.雙光視頻吊艙多搭載于各類無人機上，其集成了高清攝像頭、紅外攝像頭及云臺設(shè)備，可同時獲取可見光、紅外視頻影像。隨著計算機技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、ccd、cmos技術(shù)的發(fā)展，目前已大量成熟應(yīng)用于無人機領(lǐng)域。
7.通常情況下由航攝人員在地面將已經(jīng)發(fā)展了將航攝任務(wù)內(nèi)容上傳對應(yīng)任務(wù)傳感器，傳感器依據(jù)接收到的任務(wù)指令，執(zhí)行對應(yīng)航攝任務(wù)。目前無人機搭載數(shù)字航攝儀已廣泛
應(yīng)用于多領(lǐng)域
8.現(xiàn)有技術(shù)中，在無人機執(zhí)行航攝任務(wù)前由航攝人員在地面將航攝任務(wù)上傳至對應(yīng)傳感器，作業(yè)過程中，傳感器自動根據(jù)上傳任務(wù)執(zhí)行相應(yīng)操作，地面僅對飛機安全性進行監(jiān)控。隨著裝備技術(shù)的發(fā)展，為增加作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，將搭載傳感器由單一傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗳蝿?wù)傳感器成為發(fā)展趨勢。隨之而來，傳統(tǒng)作業(yè)模式并不能完全滿足多任務(wù)傳感器靈活作業(yè)的需求，通過地面控制終端對多任務(wù)傳感器進行遠程操控，根據(jù)飛行狀態(tài)時時調(diào)整作業(yè)模式，優(yōu)化作業(yè)效率成為解決方案。為此，提出一種利用衛(wèi)星通信控制機載多任務(wù)傳感器的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
9.本發(fā)明的目的在于提供一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
10.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，包括地面控制終端、機載控制終端、多任務(wù)傳感器系統(tǒng)，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與所述機載控制終端連接，所述地面控制終端用于接收、發(fā)送控制指令，并可以根據(jù)監(jiān)控回傳數(shù)據(jù)，對多任務(wù)傳感器工作狀態(tài)進行監(jiān)控。
11.優(yōu)選的，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與所述機載控制終端信號連接，所述地面控制終端用于接收、發(fā)送控制指令，并可以根據(jù)監(jiān)控回傳數(shù)據(jù)，對多任務(wù)傳感器系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)控；
12.所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)搭載于無人機上，通過接受所述地面控制終端指令進行相應(yīng)航攝任務(wù)執(zhí)行；
13.優(yōu)選的，所述機載控制終端與所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)搭載于無人機上，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送至所述機載控制器；
14.所述機載控制器對指令進行解碼、分析后，將任務(wù)載荷指令發(fā)送給所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)；同時接收不同任務(wù)傳感器回饋信息進行整合編碼，通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)回傳至所述地面控制終端；
15.優(yōu)選的，所述的一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)包括激光雷達掃描儀、中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機、高光譜成像儀以及雙光視頻吊艙；
16.優(yōu)選的，所述地面控制終端需要接收所述機載控制器回傳信息進行解碼，分析，反饋，控制。
17.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，利用地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與機載控制終端進行信號連接，地面控制終端通過接收、發(fā)送相應(yīng)控制指令，對機載任務(wù)載荷進行控制，并可以根據(jù)監(jiān)控回傳數(shù)據(jù)對多任務(wù)傳感器工作狀態(tài)進行監(jiān)控及控制。從而保證了多任務(wù)傳感器執(zhí)行航攝任務(wù)的穩(wěn)定性和有效性。技術(shù)人員通過地面控制終端根據(jù)任務(wù)執(zhí)行情況對多任務(wù)傳感器進行時時調(diào)整，大大提高了航攝任務(wù)執(zhí)行的效率，增加了無人機航測任務(wù)執(zhí)行的高效性、靈活性。
附圖說明
18.圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖
具體實施方式
19.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
20.本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，包括地面控制終端、機載控制終端、多任務(wù)傳感器系統(tǒng)，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與所述機載控制終端信號連接，所述地面控制終端用于接收、發(fā)送控制指令，并可以根據(jù)監(jiān)控回傳數(shù)據(jù)，對多任務(wù)傳感器系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)控，無人機衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)采用4m帶寬，上行不低于500kpbs，下行不低于3.5mbps，完全滿足多任務(wù)監(jiān)控及控制需求；
21.衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)通過衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號，建立起地面站與無人機之間的通信通道，具有覆蓋范圍廣，對通信距離不敏感，信道條件好，通信容量大，組網(wǎng)靈活，通信鏈路穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高的等特點。其主要目的是實現(xiàn)對地面的可靠“無縫隙”覆蓋。
22.具體而言，所述地面控制終端包括衛(wèi)星信號接收器、調(diào)制解調(diào)設(shè)備、地面多任務(wù)控制及監(jiān)控器，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送至所述機載控制器；
23.所述機載控制器對指令進行解碼、分析后，將指令發(fā)送給所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)；所述多任務(wù)傳感器通過接受所述地面控制終端指令進行相應(yīng)航攝任務(wù)執(zhí)行。
24.同時，所述機載控制器將所述多任務(wù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行整合編碼，通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)傳輸至所述地面控制終端。
25.確保地面操作人員可實時監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)及發(fā)送指令。
26.具體而言，所述任務(wù)載荷包括激光雷達掃描儀、中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機、高光譜成像儀以及雙光視頻吊艙；
27.激光雷達掃描儀是大型機載多傳感器航測系統(tǒng)主力傳感器，采用主動遙感方式獲取高密度點云數(shù)據(jù)，主要用于全天候地形數(shù)據(jù)采集，需具有精度高、測程遠、發(fā)射頻率高等特點；根據(jù)項目技術(shù)要求，選用riegl vq-780ii激光雷達掃描儀，適配于中長航時軍轉(zhuǎn)民無人機，測量范圍可達6800米，最大作業(yè)高度高達海拔5600米，適合云南省高山峽谷多的地形地貌特點作業(yè)環(huán)境，滿足采用中長航時軍轉(zhuǎn)民無人機獲取大面積地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)域的作業(yè)需求；
28.中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機主要用于高效獲取高分辨率、高精度、高質(zhì)量的真彩影像，利用數(shù)字攝影測量處理技術(shù)分級分批提供具有地理編碼的測區(qū)影像和重點目標地理信息。將無人機飛行平臺的大載重及長航時優(yōu)勢和傳感器高獲取效率的優(yōu)勢相結(jié)合，面向大范圍、高精度的無人機作業(yè)需求，宜選擇幅面大、可靠性高、成像質(zhì)量高、可擴展性強、易操作、易集成的中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機；為更好滿足多方面應(yīng)用需求，項目選擇phaseone ixm中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機，是一款使用背照式傳感器的中畫幅框幅航測相機，具備更高的感光度和更寬的動態(tài)范圍。
29.高光譜成像儀能獲取觀測區(qū)域地物的高光譜數(shù)據(jù)，為地物精細分類提供基礎(chǔ)數(shù)
據(jù)，進而獲得高精度專題信息。
30.高光譜圖像集空、譜多維信息于一體，可實現(xiàn)復(fù)雜地表覆蓋的精細分類、自動探測以及地表參量的定量化反演等。與寬波段遙感探測手段采集的圖像相比，大部分地物的吸收特征峰半寬度為20～40nm，而高光譜成像系統(tǒng)連續(xù)波段光譜分辨率一般在10nm以內(nèi)，對感興趣目標的屬性鑒別能力更強。因此，從待觀測目標的精準解譯和典型地物的診斷性識別角度來看，高光譜數(shù)據(jù)具有紅外、可見光以及合成孔徑雷達等數(shù)據(jù)無法比擬的優(yōu)勢。因此，高光譜遙感既是對地觀測的重要手段，也是空間信息網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的組成部分，在航天遙感和對地觀測等多項任務(wù)中發(fā)揮了積極作用；由于中長航時軍轉(zhuǎn)民無人機載荷空間的限制，選用specim fx10與fx17組合形式集成于無人機載荷艙內(nèi)。specim fx10與fx17采用線陣推掃的成像方式，在具有高速成像的同時，同一時間獲得目標區(qū)域的所有光譜信息數(shù)據(jù)，保證每一個空間像素的光譜純潔度；
31.雙光視頻吊艙采用中長航時軍轉(zhuǎn)民無人機已裝配的雙光視頻吊艙。吊艙通過內(nèi)置的可見光視頻傳感器和熱紅外視頻傳感器，可全天侯實時獲取視頻遙感信息，實現(xiàn)遠距離、大范圍和長時間的信息獲取或定點觀測。獲取到的視頻信息可以通過中長航時軍轉(zhuǎn)民無人機的視距鏈路或超視距鏈路實時傳回至地面指揮控制系統(tǒng)或超視距地面數(shù)據(jù)終端，“第一時間”提供遠端現(xiàn)場信息，滿足全天候遠程監(jiān)控需求。
32.盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
技術(shù)特征：
1.一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，包括地面控制終端、機載控制終端、多任務(wù)傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與所述機載控制終端信號連接，所述地面控制終端用于接收、發(fā)送控制指令，并可以根據(jù)監(jiān)控回傳數(shù)據(jù)，對多任務(wù)傳感器系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)控，所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)搭載于無人機上，通過接受所述地面控制終端指令進行相應(yīng)航攝任務(wù)執(zhí)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述機載控制終端與所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)搭載于無人機上，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送至所述機載控制器；所述機載控制器對指令進行解碼、分析后，將任務(wù)載荷指令發(fā)送給所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)；同時接收不同任務(wù)傳感器回饋信息進行整合編碼，通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)回傳至所述地面控制終端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述多任務(wù)傳感器系統(tǒng)包括激光雷達掃描儀、中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機、高光譜成像儀以及雙光視頻吊艙。所述激光雷達掃描儀通過發(fā)射與接收激光束返回的時間，聯(lián)合gps+imu組合導(dǎo)航從而獲取地物精確的三維信息，通過數(shù)據(jù)解算及后處理，形成具備地理信息的點云數(shù)據(jù)。激光雷達測程滿足無人機安全飛行高度要求所述中畫幅工業(yè)級數(shù)碼航攝相機為框幅式相機，其像元大小、焦距滿足無人機航空攝影要求。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用衛(wèi)星通信控制無人機多任務(wù)傳感器系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述地面控制終端需要接收所述機載控制器回傳信息進行解碼，分析，反饋，控制。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用衛(wèi)星通訊控制機載航攝儀的方法，包括地面控制終端、無人機，所述地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與所述無人機信號連接，所述地面控制終端用于進行接受、發(fā)送控制指令，并接收設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)，本發(fā)明通過設(shè)置衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)，地面控制終端通過衛(wèi)通網(wǎng)絡(luò)與無人機信號連接，地面控制終端用于進行接受、發(fā)送控制指令，并接收設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)，從而保證了地面控制終端以及無人機之間的穩(wěn)定連接，大大增加了對無人機的控制范圍，抗干擾能力強。干擾能力強。干擾能力強。
