本发明涉及无人机技术，尤其涉及一种实景三维测绘航拍无人机及其控制方法。
背景技术：
随着自动控制技术的发展，无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域已经得到了很好的应用。
在无人机操控过程中，常常因为操作不当或者程序失灵导致无人机摔落的情况发生。特别针对实景三维测绘航拍领域，由于无人机上携带有摄像头，大多数的摄像头均是裸露在外，面对无人机经常摔落的问题，其他的元件可以通过采用防摔材料来提升设备的防摔性能，而摄像头却成为了无人机摔落的易碎部件，如何提升实景三维测绘航拍无人机的抗衰性能，成为了无人机领域研制人员的一项研究课题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种实景三维测绘航拍无人机，该无人机通过设置专用的摄像头容置舱，在无人机未稳定飞行时，摄像头组件被收纳在摄像头容置舱内，防止因为无人机摔落到账摄像头损坏，当无人机飞行平稳并正式进入航拍路径时，摄像头组件才从摄像头容置舱内伸出来，满足正常的倾斜摄影需要。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种实景三维测绘航拍无人机，包括机身(1)、连接在机身(1)上的四个螺旋翼(2)以及起落架(3)，其关键在于：在所述机身(1)的下方设置有机舱(4)，所述机舱(4)包括摄像头容置舱(41)以及位于摄像头容置舱(41)四周的电池安装舱(42)，所述摄像头容置舱(41)内安装有自动伸缩架(5)，在所述自动伸缩架(5)的下端安装有摄像头组件(6)，当无人机处于平稳飞行状态时，所述自动伸缩架(5)伸展，使得所述摄像头组件(6)从摄像头容置舱(41)推出实现倾斜摄影，当无人机处于非平稳飞行状态时，所述自动伸缩架(5)收缩，所述摄像头组件(6)回收至所述摄像头容置舱(41)内。
进一步地，在所述摄像头容置舱(41)前后左右四个侧面的电池安装舱(42)内分别安装一块蓄电池(7)。
进一步地，所述机舱(4)的上端为电路安装腔，在机舱(4)的上端面还设置有显示器(8)。
进一步地，所述摄像头组件(6)包括五个摄像镜头，分别分布在一个垂直方向和四个倾斜方向。
进一步地，在机舱(4)内的控制电路中设置有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于连接摄像头组件(6)中的第一镜头、第二镜头、第三镜头、第四镜头以及第五镜头，在该第一控制器上还连接显示器和第一通信模块，所述第二控制器上连接有第二通信模块、gps模块、陀螺仪、加速度传感器、四个螺旋翼以及镜头伸缩电机，第一控制器和第二控制器由电源管理模块供电，在所述电源管理模块的输入端连接有第一电池组和第二电池组，第一控制器和第二控制器之间通过总线连接。
基于上述结构设计，本发明还提出了其控制方法，主要按照以下步骤进行：
s1：开始，第二控制器运行，第一控制器休眠；
s2：第二控制器通过第二通信模块接收飞行控制指令；
s3：第二控制器根据控制指令控制无人机飞行；
s4：判断飞行是否稳定，如果不稳定，则第二控制器通过控制镜头伸缩电机回收镜头，第一控制器休眠，停止摄影，如果稳定，则进入s5；
s5：第二控制器控制镜头伸缩电机推出镜头，同时唤醒第一控制器运行，摄像头启动，并通过第一通信模块回传倾斜摄影数据；
s6：第二控制器获取巡检路径并根据巡检路径自动飞行；
s7：判断飞行路径是否结束，如果未结束，则返回步骤s4循环控制。
进一步地，步骤s4通过陀螺仪获取无人机飞行的俯仰角度数据，同时通过加速度传感器获取的无人机飞行的加速度数据，利用所述俯仰角度和加速度来确定无人机飞行的稳定性。
本发明的显著效果是：
(1)结构简单，控制方便，能够对摄像头组件起到良好的保护作用，在无人机飞行稳定后，摄像头才会伸出摄像头容置舱，防止了无人机在起飞或者降落阶段因为操作不当导致摄像头被摔坏；
(2)设置四个电池安装腔并位于摄像头容置舱的四周，一方面，能够提供足够的电能，确保无人机具备一定的续航能力；另一方面，在保持无人机重量分布均衡的前提下，对摄像头容置舱能够起到保护作用，尽量减少外部物品对摄像头的碰撞，提升防摔能力。
附图说明
图1为本发明提出的无人机在摄像头伸出状态的结构示意图；
图2为本发明提出的无人机在摄像头收回状态的结构示意图；
图3为本发明的控制电路原理框图；
图4为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图2所示，一种实景三维测绘航拍无人机，包括机身1、连接在机身1上的四个螺旋翼2以及起落架3，在所述机身1的下方设置有机舱4，所述机舱4包括摄像头容置舱41以及位于摄像头容置舱41四周的电池安装舱42，所述摄像头容置舱41内安装有自动伸缩架5，在所述自动伸缩架5的下端安装有摄像头组件6，当无人机处于平稳飞行状态时，所述自动伸缩架5伸展，使得所述摄像头组件6从摄像头容置舱41推出实现倾斜摄影，当无人机处于非平稳飞行状态时，所述自动伸缩架5收缩，所述摄像头组件6回收至所述摄像头容置舱41内。为了确保无人机的巡航能力，在所述摄像头容置舱41前后左右四个侧面的电池安装舱42内分别安装一块蓄电池7。为了方便设置无人机的系统参数以及查阅无人机获取的摄影数据，所述机舱4的上端为电路安装腔，在机舱4的上端面还设置有显示器8。
结合实景三维测绘航拍中倾斜摄影的需要，所述摄像头组件6包括五个摄像镜头，分别分布在一个垂直方向和四个倾斜方向。
为了方便系统控制，从图3可以看出，在机舱4内的控制电路中设置有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于连接摄像头组件6中的第一镜头、第二镜头、第三镜头、第四镜头以及第五镜头，在该第一控制器上还连接显示器和第一通信模块，所述第二控制器上连接有第二通信模块、gps模块、陀螺仪、加速度传感器、四个螺旋翼以及镜头伸缩电机，第一控制器和第二控制器由电源管理模块供电，在所述电源管理模块的输入端连接有第一电池组和第二电池组，第一控制器和第二控制器之间通过总线连接。
通常第一控制器采用dsp芯片实现，以满足多镜头倾斜摄影时大量数据融合和传输的需要，第二控制器采用fpga模块实现，主要满足无人机的飞行状态的监视和控制，镜头伸缩电机主要用于控制自动伸缩架5在竖直方向上的伸展和收缩，从而实现摄像头组件6的伸出和回收，第一镜头、第二镜头、第三镜头、第四镜头以及第五镜头分别朝不同方向设置，从而满足实景三维测绘中的倾斜摄影需要。。
如图4所示，结合上述设计，本实施例还提出上述无人机的控制方，主要按照以下步骤进行：
s1：开始，第二控制器运行，第一控制器休眠；
s2：第二控制器通过第二通信模块接收飞行控制指令；
s3：第二控制器根据控制指令控制无人机飞行；
s4：判断飞行是否稳定，如果不稳定，则第二控制器通过控制镜头伸缩电机回收镜头，第一控制器休眠，停止摄影，如果稳定，则进入s5；
s5：第二控制器控制镜头伸缩电机推出镜头，同时唤醒第一控制器运行，摄像头启动，并通过第一通信模块回传倾斜摄影数据；
s6：第二控制器获取巡检路径并根据巡检路径自动飞行；
s7：判断飞行路径是否结束，如果未结束，则返回步骤s4循环控制。
在具体实施过程中，步骤s4通过陀螺仪获取无人机飞行的俯仰角度数据，同时通过加速度传感器获取的无人机飞行的加速度数据，利用所述俯仰角度和加速度来确定无人机飞行的稳定性。
基于上述控制方法，无人机在刚开始启动或者需要回收时，由于需要人工操作，常常因为操作不当引发无人机坠机事故，通过现有的各种传感器部件对无人机的飞行状态进行监测，起飞或者回收常常飞行不稳定，此时通过控制镜头伸缩电机带动自动伸缩架5收缩，摄像头组件6回收到摄像头容置舱41中，防止意外坠落时对摄像头组件6造成损伤，当飞机运行平稳后，基于预先导入的巡检路径，无人机按照系统设定的巡检路径自动飞行，无需额外的操控，此时无人机飞行相对平稳，通过控制镜头伸缩电机带动自动伸缩架5伸展，摄像头组件6伸出到摄像头容置舱41外，满足实景三维测绘航拍需要，为了节约能耗，第一控制器还设置有休眠模式，当摄像头组件6未伸出摄像头容置舱41时，第一控制器可以休眠，当飞行平稳后，再自动唤醒。
在本实施例中，摄像头容置舱41四周的蓄电池7通常分为两组，一组用于第一控制器及其关联模块供电，满足图像采集与传输的需要，另一组用于第二控制器及其关联模块供电，满足无人机飞行的需要，从而确保无人机的续航能力。
最后需要说明的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。