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无人飞行器、无人航拍系统及无人航拍方法实质审查 发明

具体技术细节

[0006] 本申请的主要目的在于提供一种无人飞行器、无人航拍系统及航拍方法,以克服现有技术中的不足。
[0007] 为实现前述发明目的,本申请采用的技术方案包括:本申请的一个方面提供了一种无人飞行器,包括机身、机翼、多个涵道风扇以及倾转机构;所述机翼包括前翼、中翼和尾翼,所述前翼、中翼和尾翼从前至后依次安装在机身上,所述中翼、尾翼、前翼的安装高度依次降低;并且,所述前翼、中翼和尾翼中的每个机翼包括相对于机身轴线对称分布的两个翼面,每一翼面上设有一个涵道风扇组,每一涵道风扇组包括多个所述涵道风扇,且同一机翼上的多个所述涵道风扇相对于机身轴线对称分布,每个机翼内还安装有所述倾转机构,所述倾转机构至少用于调整对应涵道风扇组的倾转角度。
[0008] 本申请的另一个方面还提供了一种无人航拍系统,其包括所述的无人飞行器、无线通信模块、影像摄录模块、航拍信息模块、数据存储模块以及控制单元;其中,所述航拍信息模块、无线通信模块和影像摄录模块均设置在所述无人飞行
器上;
所述控制单元设置于地面站,并通过无线通信模块与所述影像摄录模块及无人飞
行器进行信息交互;
所述控制单元至少用于控制所述无人飞行器的飞行状态、所述影像摄录模块的工
作状态以及对所述影像摄录模块采集的信息进行处理,并将处理后的数据存储至数据存储模块;
所述航拍信息模块至少用于在所述影像摄录模块工作时记录对应的航拍工作数
据,所述航拍工作数据包括航拍时间、无人飞行器的空间位置信息以及无人飞行器的姿态信息。
[0009] 本申请的又一个方面还提供了一种无人航拍方法,所述无人航拍方法基于所述的无人航拍系统实施,并且所述无人航拍方法包括如下步骤:S1:以控制单元确定航拍任务起始点,并为无人飞行器设计飞行路线;
S2:在无人飞行器到达航拍任务起始点后,使影像摄录模块开始工作并拍摄所需
的影像数据,同时航拍信息模块开始记录对应的航拍工作数据,并将所述影像数据及航拍工作数据通过无线通信模块传达至控制单元,再由控制单元处理所述影像数据以及航拍工作数据以获得需要的图像格式;
S3:在航拍任务全部结束后,使影像摄录模块与航拍信息模块停止工作,并使无人飞行器返回规定降落点,并在规定地点垂直降落。
[0010] 较之现有技术,本申请技术方案的优点包括:(1)本申请的无人飞行器采用三翼面布局,不同翼面的位置安排和结构设计减小了三排机翼之间的干扰,提高了飞行器的稳定性,并使飞行器全机的气动载荷分布得到显著改善,可以减轻机翼上的气动载荷,有效减轻机翼结构重量。同时,通过在每个机翼后缘安装可倾转的涵道风扇,利用涵道风扇的抽吸效应产生机翼的附加升力,使飞行器可以实现垂直起降和巡航,对起降环境的要求降低,应用范围得到了极大扩展,特别是通过采用前述的涵道风扇布置方式,可以避免单个发动机发生故障导致飞行器失控的问题,提高了飞行器的工作可靠性,且更有利于飞行器的静稳定性设计,提升飞行器的升阻特性,减小相邻机翼上涵道风扇之间的气动干扰;同时,采用涵道风扇的布置,可以提高巡航效率,胜任更大范围的航拍任务。此外,通过在尾翼处安装竖直挡板,还能进一步提高飞行器的飞行稳定性。
[0011] (2)本申请的无人飞行航拍系统采用所述无人飞行器作为载体,与一般的四旋翼测绘无人机相比,该无人飞行器为基于分布式涵道动力的垂直起降无人机,载重量大,可以搭配更多的机载设备和能量源,更能适应较长距离、较多要求的航拍任务;抗风能力强,受天气影响更小,可以在更多场合下起飞,缩短了任务前等待合适天气的时间,可以更快地推进大面积的航拍任务;配有更多的涵道风扇,运行冗余度高,更适合复杂环境下的测绘工作;不受云高影响,对空中能见度要求较低。尤其是,通过搭载倾斜摄影形式的影像摄录模块,所获得的三维数据可真实地反映地物的外观、位置、高度等属性,增强了三维数据所带来的真实感,弥补了人工模型仿真度低的缺点。
[0012] (3)本申请的无人飞行航拍方法因为是基于所述无人飞行航拍系统实施的,因此具有航拍范围广,受天气及环境限制少等特点。特别是通过使用倾斜摄影的航拍方法,获得的倾斜摄影测量数据是带有空间位置信息的可量测的影像数据,能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果,在满足传统航空摄影测量的同时获得更多的数据,而且结合倾斜影像批量提取及贴纹理等方式,能够有效地降低城市、海岛等对于垂直面信息要求较高的场景下的三维建模成本。

法律保护范围

涉及权利要求数量10:其中独权3项,从权-3项

1.一种无人飞行器,包括机身和机翼,其特征在于:所述无人飞行器还包括多个涵道风扇以及倾转机构;所述机翼包括前翼、中翼和尾翼,所述前翼、中翼和尾翼从前至后依次安装在机身上,所述中翼、尾翼、前翼的安装高度依次降低;并且,所述前翼、中翼和尾翼中的每个机翼包括相对于机身轴线对称分布的两个翼面,每一翼面上设有一个涵道风扇组,每一涵道风扇组包括多个所述涵道风扇,且同一机翼上的多个所述涵道风扇相对于机身轴线对称分布,每个机翼内还安装有所述倾转机构,所述倾转机构至少用于调整对应涵道风扇组的倾转角度。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器,其特征在于:所述前翼、中翼和尾翼均为单层结构;
和/或,在所述机身的轴向上,所述前翼、中翼和尾翼中相邻机翼的间距在其中任一机翼宽度的1倍以上,以及,在所述机身的高度方向上,所述前翼、中翼和尾翼中相邻机翼的间距在100mm以上;
和/或,所述前翼与尾翼的翼展相等,所述中翼的翼展为前翼翼展的2倍以上;
和/或,所述涵道风扇安装于相应机翼的后缘部;和/或,所述涵道风扇与相应机翼的襟翼连接,且能随所述襟翼整体倾转,倾转角度为0°90°。
~
3.根据权利要求1或2所述的无人飞行器,其特征在于:所述涵道风扇下部与相应机翼的襟翼融合;和/或,所述涵道风扇及所述机翼的上翼面为流线型结构;和/或,设置在同一翼面上的相邻涵道风扇之间采用流线型修型。
4.根据权利要求1所述的无人飞行器,其特征在于:设置在所述前翼上的涵道风扇数量与设置在所述尾翼上的涵道风扇数量相等,设置在所述中翼上的涵道风扇数量为设置在所述前翼上的涵道风扇数量的2倍以上;
和/或,所述涵道风扇的直径为机身高度的最大值的1/8 1/10;和/或,所述机身为流线~
型机身,且机身高度从前向后先逐渐增大再逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的无人飞行器,其特征在于:所述无人飞行器还包括两个竖直挡板,两个竖直挡板沿与机身轴线垂直的方向分别固定在尾翼的两端,并相对于机身轴线对称分布;和/或,所述无人飞行器还包括前起降架和后起降架,所述前起降架位于前翼下方并与机身连接,所述后起降架位于中翼下方并与机身连接,且所述后起降架相当于机身轴线对称分布。
6.根据权利要求1所述的无人飞行器,其特征在于:所述无人飞行器在飞行时的动力学方程为:
式中:k =1、2、3、4、5、6,为翼面编号; 、 分别为对应编号的气动部件相对重心的纵向坐标、垂向坐标;为涵道拉力中心到倾转轴的距离; 为第k个翼面后缘涵道风扇组的倾转角,直升机模式时为90°,固定翼飞机模式时为0°, 为第k个翼面后缘涵道风扇组的拉力; 为对应编号的翼面迎角; 分别为机身的升力、阻力、攻
角、俯仰力矩;G为固定翼飞机总体的重力。
7.一种无人航拍系统,其特征在于包括权利要求1‑6中任一项所述的无人飞行器、无线通信模块、影像摄录模块、航拍信息模块、数据存储模块以及控制单元;
其中,所述航拍信息模块、无线通信模块和影像摄录模块均设置在所述无人飞行器上;
所述控制单元设置于地面站,并通过无线通信模块与所述影像摄录模块及无人飞行器进行信息交互;
所述控制单元至少用于控制所述无人飞行器的飞行状态、所述影像摄录模块的工作状态以及对所述影像摄录模块采集的信息进行处理,并将处理后的数据存储至数据存储模块;
所述航拍信息模块至少用于在所述影像摄录模块工作时记录对应的航拍工作数据,所述航拍工作数据包括航拍时间、无人飞行器的空间位置信息以及无人飞行器的姿态信息。
8.根据权利要求7所述的无人航拍系统,其特征在于:
所述无人飞行器的机身内部设有载物舱,所述载物舱至少用于装载所述航拍信息模块和无线通信模块,所述影像摄录模块安装于所述机身下部中轴线上;
和/或,所述影像摄录模块包括倾斜摄影装置,所述倾斜摄影装置包括至少一个垂直摄像头和多个倾斜摄像头。
9.一种无人航拍方法,其特征在于,所述无人航拍方法基于权利要求7‑8中任一项所述的无人航拍系统实施,并且所述无人航拍方法包括如下步骤:
S1:以控制单元确定航拍任务起始点,并为无人飞行器设计飞行路线;
S2:在无人飞行器到达航拍任务起始点后,使影像摄录模块开始工作并拍摄所需的影像数据,同时航拍信息模块开始记录对应的航拍工作数据,并将所述影像数据及航拍工作数据通过无线通信模块传达至控制单元,再由控制单元处理所述影像数据以及航拍工作数据以获得需要的图像格式;
S3:在航拍任务全部结束后,使影像摄录模块与航拍信息模块停止工作,并使无人飞行器返回规定降落点,并在规定地点垂直降落。
10.根据权利要求9所述的无人航拍方法,其特征在于,步骤S2还包括:在执行航拍任务过程中,为获得一选定地点的清晰图像数据,使无人飞行器减速并在该选定地点上方悬停,再使无人飞行器垂直下降至设定高度处,然后使影像摄录模块拍摄所需的影像数据,在完成对该选定地点的拍摄任务后,再使无人飞行器垂直上升至原规划高度,并进行后续拍摄任务。

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