一种无人机机载光电吊舱及其使用方法与流程

本发明涉及一种无人机记载设备，尤其是涉及一种无人机机载光电吊舱及其使用方法。

背景技术：

现有的一类无人机通过远程遥控，但降落时无法实现盲降。还有一类无人机通过搜索信号实现盲降，但这类无人机降落过程中信号源过滤能力差，盲降过程中容易出现较大的误差，导致盲降的降落精度低。而无人机通常需要远程遥控，对降落位置的精度要求比较高，现有的无人机均存在较大的误差，对无人机的搜救等工作带来较大的不便。

技术实现要素：

本发明主要是针对上述问题，提供一种能够提高无人机降落精度、有效地实现盲降、信号源定位精确的无人机机载光电吊舱及其使用方法。

本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种无人机机载光电吊舱，包括吊架，吊架的下端设置有的转座，吊架的上端设置有用于驱动转座水平转动的驱动电机，转座下端设置有用于在竖直面内转动的转套，转套内设置有日全盲紫外相机和图像处理机，转套位置相对的两个侧面设置有定位盘，定位盘上设置有用于驱动转套旋转的竖直转动机构，转座上设置有机壳，机壳包括靠近定位盘一侧的侧盖、靠近日全盲紫外相机一侧的前盖和与前盖相对的一侧设置的后盖。整个机载光电吊舱通过吊架固定在无人机上，吊架上的驱动电机在接收信号之后能够驱动转座在水平方向转动，当转座转动时能够带动内部的日全盲紫外相机的镜头在水平面内转动。转座的两侧设置定位盘，定位盘上的竖直转动机构接收信号之后能够驱动转座下方的转套在竖直面内转动，进而带动日全盲紫外相机的镜头在竖直面内转动。整个机载光电吊舱能够实现水平面和竖直面内的转动，增大了日全盲紫外相机的镜头的旋转角度和搜索角度。日全盲紫外相机能够过滤其他的光线，仅接收信标发射的紫外线，将紫外线成像，确定降落位置，当光电吊舱带动日全盲紫外相机转动时能够增大搜索范围，利用日全盲紫外相机提高搜索精度，进而提高无人机盲降精度。

作为优选，所述的日全盲紫外相机包括长焦镜头、与长焦镜头轴线对应的长焦反射镜、短焦镜头、与短焦镜头轴线对应的短焦反射镜、用于驱动短焦反射镜移动的调节机构和与短焦镜头轴线对应的成像器，长焦反射镜与短焦反射镜平行且倾斜设置。通过调节机构能够调整短焦反射镜的位置，当短焦反射镜的位置与短焦镜头的轴线位置对应时，短焦反射镜遮挡了短焦镜头与成像器之间的通路，长焦镜头接收到紫外线，紫外线经过长焦镜头到达长焦反射镜，经过长焦反射镜的反射到达短焦反射镜，再由短焦反射镜反射至成像器成像。当短焦反射镜的位置与短焦镜头位置错开时，长焦镜头接收的紫外线无法经过长焦反射镜和短焦反射镜的配合到达成像器，此时，短焦镜头接收紫外线，紫外线经过短焦镜头直接到达成像器成像。利用调节机构调节短焦反射镜的位置，进而增强了日全盲紫外相机接收紫外线并确定位置的精度。

作为优选，所述的调节机构包括调节丝杆、固定在调节丝杆一端的从动伞齿轮、与从动伞齿轮啮合的驱动伞齿轮和用于驱动驱动伞齿轮的调整电机，短焦反射镜通过调整架与调节丝杆相连。调整电机接收信号并带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，调节丝杆能够带动调整架在调节丝杆上进行轴向移动，利用调整架的移动来改变短焦反射镜的位置。整个调节机构的调节效率高，快速实现长焦镜头和短焦镜头之间的切换。

作为优选，所述的调整电机与驱动伞齿轮之间设置有减速器和万向联轴器。调整电机与驱动伞齿轮之间设置有减速器和万向联轴器，利用减速器能够降低调整电机的转速，实现驱动伞齿轮的微调，万向联轴器能够避免驱动伞齿轮的驱动力倾斜，保证扭矩能够平稳的传输到驱动伞齿轮上。

作为优选，所述的长焦镜头上同轴设置有长焦光阑齿轮，短焦镜头上同轴设置有短焦光阑齿轮，长焦光阑齿轮和短焦光阑齿轮处均设置有调焦机构，调焦机构包括调焦齿轮、带减速器的调焦电机和接近开关。长焦镜头上同轴套设长焦光阑齿轮，短焦镜头上同轴套设短焦光阑齿轮，当调焦电机接收信号并转动时，能够带动调焦齿轮旋转，利用调焦齿轮来带动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮旋转，实现长焦镜头或短焦镜头的调焦。整个调焦过程均可远程遥控，利用调焦电机来驱动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮的旋转，提高调焦精度，进而提高对信标位置的确定。

作为优选，所述的成像器与短焦镜头之间设置有滤光片。成像器与短焦镜头之间设置有滤光片，利用滤光片能够过滤掉除了紫外线以外的其他光，保证对信标发射的信号的接收精度和准确性。

作为优选，日全盲紫外相机通过连接架与图像处理机相连，连接架包括顶板、底板和位于顶板和底板两侧的侧板，图像处理机位于底板上，日全盲紫外相机位于图像处理机与顶板之间，侧板上垂直于侧板设置有安装耳板，安装耳板上设置有安装孔，顶板长度大于底板，侧板与顶板的一端设置有斜撑杆。成像器成像后，需要对图像进行处理，将图像处理机与日全盲紫外相机上下设置，成像后能够快速处理。利用连接架来实现图像处理机与日全盲紫外相机的连接。将图像处理机固定在连接架的底板上，再将日全盲紫外相机固定在图像处理机与顶板之间。再将侧板上安装板与转套通过安装孔螺栓连接固定，实现连接架与转套的固定相连，保证连接架、日全盲紫外相机以及图像处理机能够跟随转套一起旋转。提高整个日全盲紫外相机接收紫外线的稳定性。斜撑杆不仅能够增大整个连接架的连接强度，而且能够降低日全盲紫外相机和图像处理器的包裹面积，提高散热效率，降低外界干扰。

作为优选，转座通过水平转动机构与驱动电机的驱动轴相连。转座通过水平转动机构与驱动电机的驱动轴相连，能够增强转座水平面内转动的稳定性，避免重心偏移造成转动轴线倾斜。

作为优选，转座与转套的连接面为球面。转座与转套的连接面为球面，利用球面对转套的转动导向，并且能够降低转动时的摩擦力。

一种上述的无人机机载光电吊舱的使用方法，使用方法如下：1）驱动电机接收信号带动转座水平转动，调节日全盲紫外相机在水平面上的角度，与此同时，竖直转动机构接收信号带动转套在竖直面内内转动，调节日全盲紫外相机在竖直面上的角度，实现日全盲紫外相机转动搜索信标位置；2）带减速的调焦电机接收信号带动调焦齿轮旋转，调焦齿轮带动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮旋转，实现长焦镜头和短焦镜头调焦；3）当使用长焦镜头接收紫外线时，调整电机带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，使调节架连同短焦反射镜朝向短焦镜头轴线方向移动，短焦反射镜遮挡了短焦镜头与成像器之间的通路，此时，紫外线光经过长焦镜头后照射在长焦反射镜上，再由长焦反射镜反射至平行设置的短焦反射镜上，再由短焦反射镜的反射经过滤光片到达成像器进行成像；4）当使用短焦镜头接收紫外线时，调整电机带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，使调节架连同短焦反射镜朝向长焦反射镜方向移动，长焦反射镜与短焦反射镜之间的反射通路缩短，遮挡了长焦镜头与成像器之间的通路，此时，紫外线光经过短焦镜头后直径经过滤光片到达成像器进行成像。

因此，本发明的一种无人机机载光电吊舱及其使用方法具备下述优点：整个机载光电吊舱能够实现水平面和竖直面内的转动，增大了日全盲紫外相机的镜头的旋转角度和搜索角度。日全盲紫外相机能够过滤其他的光线，仅接收信标发射的紫外线，将紫外线成像，确定降落位置，当光电吊舱带动日全盲紫外相机转动时能够增大搜索范围，利用日全盲紫外相机提高搜索精度，进而提高无人机盲降精度。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的一种爆炸图；

附图3是本发明中内部构件的结构示意图；

附图4是日全盲紫外相机的结构示意图；

附图5是长焦光阑齿轮的局部放大图。

图示说明：1-吊架，2-前盖，3-后盖，4-侧盖，5-驱动电机，6-水平转动机构，7-转座，8-转套，9-定位盘，10-竖直转动机构，11-日全盲紫外相机，12-图像处理机，13-连接架，14-底板，15-侧板，16-顶板，17-安装耳板，18-安装孔，19-斜撑杆，20-长焦镜头，21-短焦镜头，22-长焦光阑齿轮，23-短焦光阑齿轮，24-接近开关，25-调焦齿轮，26-带减速的调焦电机，27-长焦反射镜，28-短焦反射镜，29-调整架，30-调节丝杆，31-调整电机，32-减速器，33-万向联轴器，34-驱动伞齿轮，35-从动伞齿轮，36-滤光片，37-成像器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、2所示，一种无人机机载光电吊舱，包括吊架1，吊架的下端设置有的转座7，吊架的上端设置有用于驱动转座水平转动的驱动电机5，转座下端设置有用于在竖直面内转动的转套8，转套内设置有日全盲紫外相机11和图像处理机12，转套位置相对的两个侧面设置有定位盘9，定位盘上设置有用于驱动转套旋转的竖直转动机构10，转座上设置有机壳，机壳包括靠近定位盘一侧的侧盖4、靠近日全盲紫外相机一侧的前盖2和与前盖相对的一侧设置的后盖3。转座通过水平转动机构6与驱动电机的驱动轴相连，转座与转套的连接面为球面。如图4所示，日全盲紫外相机包括长焦镜头20、与长焦镜头轴线对应的长焦反射镜27、短焦镜头21、与短焦镜头轴线对应的短焦反射镜28、用于驱动短焦反射镜移动的调节机构和与短焦镜头轴线对应的成像器37，长焦反射镜与短焦反射镜平行且倾斜设置。调节机构包括调节丝杆30、固定在调节丝杆一端的从动伞齿轮35、与从动伞齿轮啮合的驱动伞齿轮34和用于驱动驱动伞齿轮的调整电机31，短焦反射镜通过调整架29与调节丝杆相连。调整电机与驱动伞齿轮之间设置有减速器32和万向联轴器33。长焦镜头上同轴设置有长焦光阑齿轮22，短焦镜头上同轴设置有短焦光阑齿轮23，长焦光阑齿轮和短焦光阑齿轮处均设置有调焦机构，如图5所示，调焦机构包括调焦齿轮25、带减速器的调焦电机26和接近开关24。成像器与短焦镜头之间设置有滤光片36。如图3所示，日全盲紫外相机通过连接架与图像处理机相连，连接架13包括顶板、底板和位于顶板16和底板14两侧的侧板15，图像处理机位于底板上，日全盲紫外相机位于图像处理机与顶板之间，侧板上垂直于侧板设置有安装耳板17，安装耳板上设置有安装孔18，顶板长度大于底板，侧板与顶板的一端设置有斜撑杆19。

上述的无人机机载光电吊舱的使用方法，使用方法如下：1）驱动电机接收信号带动转座水平转动，调节日全盲紫外相机在水平面上的角度，与此同时，竖直转动机构接收信号带动转套在竖直面内内转动，调节日全盲紫外相机在竖直面上的角度，实现日全盲紫外相机转动搜索信标位置；2）带减速的调焦电机接收信号带动调焦齿轮旋转，调焦齿轮带动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮旋转，实现长焦镜头和短焦镜头调焦；3）当使用长焦镜头接收紫外线时，调整电机带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，使调节架连同短焦反射镜朝向短焦镜头轴线方向移动，短焦反射镜遮挡了短焦镜头与成像器之间的通路，此时，紫外线光经过长焦镜头后照射在长焦反射镜上，再由长焦反射镜反射至平行设置的短焦反射镜上，再由短焦反射镜的反射经过滤光片到达成像器进行成像；4）当使用短焦镜头接收紫外线时，调整电机带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，使调节架连同短焦反射镜朝向长焦反射镜方向移动，长焦反射镜与短焦反射镜之间的反射通路缩短，遮挡了长焦镜头与成像器之间的通路，此时，紫外线光经过短焦镜头后直径经过滤光片到达成像器进行成像。

整个机载光电吊舱通过吊架固定在无人机上，吊架上的驱动电机在接收信号之后能够驱动转座在水平方向转动，当转座转动时能够带动内部的日全盲紫外相机的镜头在水平面内转动。转座的两侧设置定位盘，定位盘上的竖直转动机构接收信号之后能够驱动转座下方的转套在竖直面内转动，进而带动日全盲紫外相机的镜头在竖直面内转动。整个机载光电吊舱能够实现水平面和竖直面内的转动，增大了日全盲紫外相机的镜头的旋转角度和搜索角度。日全盲紫外相机能够过滤其他的光线，仅接收信标发射的紫外线，将紫外线成像，确定降落位置，当光电吊舱带动日全盲紫外相机转动时能够增大搜索范围，利用日全盲紫外相机提高搜索精度，进而提高无人机盲降精度。通过调节机构能够调整短焦反射镜的位置，当短焦反射镜的位置与短焦镜头的轴线位置对应时，短焦反射镜遮挡了短焦镜头与成像器之间的通路，长焦镜头接收到紫外线，紫外线经过长焦镜头到达长焦反射镜，经过长焦反射镜的反射到达短焦反射镜，再由短焦反射镜反射至成像器成像。当短焦反射镜的位置与短焦镜头位置错开时，长焦镜头接收的紫外线无法经过长焦反射镜和短焦反射镜的配合到达成像器，此时，短焦镜头接收紫外线，紫外线经过短焦镜头直接到达成像器成像。利用调节机构调节短焦反射镜的位置，进而增强了日全盲紫外相机接收紫外线并确定位置的精度。调整电机接收信号并带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动从动伞齿轮旋转，进而带动调节丝杆旋转，调节丝杆能够带动调整架在调节丝杆上进行轴向移动，利用调整架的移动来改变短焦反射镜的位置。整个调节机构的调节效率高，快速实现长焦镜头和短焦镜头之间的切换。调整电机与驱动伞齿轮之间设置有减速器和万向联轴器，利用减速器能够降低调整电机的转速，实现驱动伞齿轮的微调，万向联轴器能够避免驱动伞齿轮的驱动力倾斜，保证扭矩能够平稳的传输到驱动伞齿轮上。长焦镜头上同轴套设长焦光阑齿轮，短焦镜头上同轴套设短焦光阑齿轮，当调焦电机接收信号并转动时，能够带动调焦齿轮旋转，利用调焦齿轮来带动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮旋转，实现长焦镜头或短焦镜头的调焦。整个调焦过程均可远程遥控，利用调焦电机来驱动长焦光阑齿轮或者短焦光阑齿轮的旋转，提高调焦精度，进而提高对信标位置的确定。成像器与短焦镜头之间设置有滤光片，利用滤光片能够过滤掉除了紫外线以外的其他光，保证对信标发射的信号的接收精度和准确性。成像器成像后，需要对图像进行处理，将图像处理机与日全盲紫外相机上下设置，成像后能够快速处理。利用连接架来实现图像处理机与日全盲紫外相机的连接。将图像处理机固定在连接架的底板上，再将日全盲紫外相机固定在图像处理机与顶板之间。再将侧板上安装板与转套通过安装孔螺栓连接固定，实现连接架与转套的固定相连，保证连接架、日全盲紫外相机以及图像处理机能够跟随转套一起旋转。提高整个日全盲紫外相机接收紫外线的稳定性。斜撑杆不仅能够增大整个连接架的连接强度，而且能够降低日全盲紫外相机和图像处理器的包裹面积，提高散热效率，降低外界干扰。转座通过水平转动机构与驱动电机的驱动轴相连，能够增强转座水平面内转动的稳定性，避免重心偏移造成转动轴线倾斜。转座与转套的连接面为球面，利用球面对转套的转动导向，并且能够降低转动时的摩擦力。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。