一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构的制作方法

本实用新型涉及飞行器载荷技术领域，特别涉及一种用于应急测绘的吊装在无人机上的一体化集成载荷的双装载结构。

背景技术：

对于突发的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等突发公共事件，及时有效的采集现场及周边视频或者图片信息，能够对决策者做出高效决策提供极大的帮助，因此，应急测绘工作具有着重大的意义。

在应急测绘中，通过无人机采集现场及周边视频或者图片数据是常用的技术手段，数据的获取包括如下方式：

1、通过可见光相机采集无人机航线正下方的影像，在现场可视条件好时，这种方法的成本最低，且获得的数据最直观，

2、通过lidar(激光雷达)采集无人机航线正下方的数据，其所测得的数据为数字表面模型(digitalsurfacemodel,dsm)的离散点表示，数据中含有空间三维信息和激光强度信息。应用分类(classification)技术在这些原始数字表面模型中移除建筑物、人造物、覆盖植物等测点，即可获得数字高程模型(digitalelevationmodel,dem)，并同时得到地面覆盖物的高度。

3、通过sar(合成孔径雷达)采集无人机航线侧方的数据，合成孔径雷达依次发送电磁波，雷达天线收集，其采集的范围方向与飞行轨迹平行，垂直于方位方向，也称为沿轨道方向是因为它与天线的视场内物体的位置一致。为了产生sar图像，发送连续的无线电脉冲以“照亮”目标场景，并且接收并记录每个脉冲的回波。当现场可视条件不好，例如云层厚，或者处于雨雪气候条件时，利用sar(合成孔径雷达)能够全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力的特点，依然可顺利完成现场的数据采集。

现有的测绘无人机，通常只能安装一套测绘组件(可见光相机、lidar或者sar)，当需要更换时，则需要无人机返场进行组件替换，部分无人机能够同时装配两套组件，通常在机头处安装可见光相机组件，在机身下方安装sar或lidar，这种安装方式，由于需要对机身两处位置进行调整，因此会对无人机气动外形带来一定影响，此外，两套独立系统由于都需要有稳定平台和惯导系统(即pos系统)，因此也会使得重量较大，从而影响无人机的航程和航时，而且增加了维护成本和维护难度。

由于现有的测绘无人机通常是安装独立的组件，因此，对于可见光相机、lidar和sar，需要安装、替换存储介质(例如ssd固态硬盘)时，通常是需要将组件的整流外壳取下，暴露出主机后进行替换，此外，对于当需要在地面测试各组件的主机时，也需要将组件的整流外壳取下才能进行，因此，调测和运维效率也较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构，其包括用于与无人机固定连接的载荷板，与所述载荷板固定连接的云台，与所述云台固定连接的载荷吊舱，所述载荷吊舱内安装有可见光相机、控制器、组合惯导，所述载荷吊舱包括外筒和载荷框，所述载荷框包括用于固定所述可见光相机和所述控制器的下框板、用于固定所述组合惯导的中框板以及一个上框板，所述下框板、所述中框板和所述上框板通过周向均布的四个立柱固定连接，所述上框板分别与所述外筒以及所述云台固定连接，所述外筒下方设置有一个隔断平面以及一个与所述隔断平面平行的开放窗口，所述下框板固定连接有一个与所述开放窗口对应的设备安装板。

优选地，所述外筒由金属板材或复合材料制成。

优选地，所述上框板上固定装配有sar主机，所述载荷吊舱底部安装有sar天线，所述sar天线安装在所述设备安装板。

优选地，通过所述开放窗口固定有lidar主机在所述设备安装板上。

优选地，所述sar天线与所述载荷框的轴线的夹角为30°。

优选地，所述sar天线套接有一个整形罩。

优选地，所述外筒顶部设置周向均布的连接块，所述外筒通过所述连接块与所述上框板固定连接。

优选地，所述立柱由2-5mm厚的钢板焊接制成。

优选地，所述上框板可进一步通过螺钉连接有两个把手。

优选地，所述上框板固定连接有一个保护罩。

优选地，所述外筒底部采用透明材料密封。

本实用新型所提供的用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构，将可见光影像获取设备与sar或lidar集成于一体，一次性获取多种数据，实现全天时全天候数据获取。且由于共用一套惯导系统，也就大大降低了结构的复杂性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1为根据本实用新型的一个具体实施例的一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构的装机状态的立体结构原理示意图；

图2为图1的双装载结构与机身的安装关系立体结构原理示意图；

图3为图1的双装载结构的部分立体分解结构示意图；

图4为图3的载荷筒的立体分解结构示意图；

图5为图4的载荷框的立体分解结构示意图；

图6为图5的载荷框的组合状态的立体结构示意图；

图7为图6的载荷框加装天线状态的立体结构示意图；

图8为图7的载荷框的恻视状态结构示意图；

图9为图2的双装载结构的部分立体分解结构示意图；

图10为图9的外筒连接天线状态的立体结构示意图；

图11为图10的外筒的另一个视角的立体结构示意图；

图12为图11的隔断平面的部分结构示意图；

图13为图12的遮挡板的立体结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1为根据本实用新型的一个具体实施例的一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构的装机状态的立体结构原理示意图；图2为图1的双装载结构与机身的安装关系立体结构原理示意图；图3为图1的双装载结构的部分立体分解结构示意图；图4为图3的载荷筒的立体分解结构示意图；图5为图4的载荷框的立体分解结构示意图；图6为图5的载荷框的组合状态的立体结构示意图；图7为图6的载荷框加装天线状态的立体结构示意图；图8为图7的载荷框的恻视状态结构示意图；图9为图2的双装载结构的部分立体分解结构示意图；图10为图9的外筒连接天线状态的立体结构示意图；图11为图10的外筒的另一个视角的立体结构示意图；图12为图11的隔断平面的部分结构示意图；图13为图12的遮挡板的立体结构示意图。参见图1-图12所示，本实用新型提供了一种用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构100，其包括用于与无人机固定连接的载荷板1，与所述载荷板1固定连接的云台2，与所述云台2固定连接的载荷吊舱3，所述载荷吊舱3内安装有可见光相机6、控制器7、组合惯导8，所述载荷吊舱3包括外筒4和载荷框5，所述载荷框5包括用于固定所述可见光相机6和所述控制器7的下框板51、用于固定所述组合惯导8的中框板52以及一个上框板53，所述下框板51、中框板52和所述上框板53通过周向均布的四个立柱54固定连接，所述上框板53分别与所述外筒4以及所述云台2固定连接，所述外筒4下方设置有一个隔断平面41以及一个与所述隔断平面41平行的开放窗口43，所述下框板51固定连接有一个与所述开放窗口43对应的设备安装板511。

当需要同时搭载sar设备时，可在所述上框板53上固定装配sar主机99，同时在所述载荷吊舱3底部安装sar天线91。

当需要同时搭载lidar设备时，则只需通过所述开放窗口43将lidar主机(图中未视出)固定装配在所述设备安装板511即可。

本实用新型所提供的用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构100，通过所述载荷框5可将所述可见光相机6、所述组合惯导8(也即是pos系统)和sar主机9或者lidar主机固定连接，这样即可确保相机成像中心、sar主机9或者lidar主机与惯导测量中心相对位置不变。所述载荷框5置于所述外筒4内部，并通过所述上框板53与所述云台2固定连接。由此可确保惯导、相机、云台之间的相对位置不变。

参见图2所示，所述载荷板1与无人机的机身结构框架固定连接，所述云台2固定在所述载荷板1上，从而可通过控制所述云台2来调整所述载荷吊舱3的位置，这样就可以根据飞机飞行情况，通过控制所述云台2的运动，来保持对地角度，保证设备方向与航线方向一致。由于相机、惯导、sar或者lidar和所述云台2之间的相对位置不变，从而实现相机、sar或者lidar与惯导对地角度不变，且方向与航线方向一致。

所述云台2可以是选用诸如somagagjena公司的dsm400这样的陀螺稳定云台，只要能够调整所述载荷吊舱3与所述载荷板1之间的横滚、俯仰和偏航方向上的位置关系，也即是能够调整所述载荷吊舱3与无人机航线的位置关系即可。

所述可见光相机6可以是选用尼康、飞思等厂商的市售产品，可根据需要使用单个相机或者双镜头航拍相机。当使用双镜头航拍相机(例如飞思公司ixu-rs1900产品)时，可到比单个相机获得更大的拍摄范围。

当选择搭载sar时，所述sar主机9可选用诸如中科九度(北京)空间信息技术有限责任公司的104sar类似的小型sar产品，这样可在保障获得雷达数据的同时避免增加过多的结构重量。

当选择搭载lidar时，所述lidar主机可选用北科天绘科技有限公司的ap-0300lidar类似的小型产品。

所述组合惯导8可选用诸如novatel的span-imu-100c类似的产品，

所述控制器7用于实现通讯，以及将无人机电力提供给所述sar主机9或lidar主机和所述组合惯导8，传输地面站的控制指令等控制功能，此外，所述控制器7还可设置有硬盘等存储介质，从而能够为采集到的数据提供存储空间。

所述外筒4可以是由金属板材焊接而成，也可由玻璃钢、碳纤维等复合材料制成。所述外筒4下方设置有一个隔断平面41以及一个与所述隔断平面41平行的开放窗口43，所述下框板51固定连接有至少一个与所述开放窗口43对应的设备安装板511，当所述载荷框5与所述外筒4装配组合后，所述设备安装板511与所述天线窗口43贴合，当搭载sar系统时，所述sar天线91可通过市售的阿卡雅佳锁紧件这样的连接件安装在所述设备安装板511上，当搭载lidar系统时，所述lidar主机同样可通过市售的阿卡雅佳锁紧件这样的连接件安装在所述天线安装板511上。

当搭载sar系统时，参见图8所示，所述sar天线91与所述载荷框5的轴线的夹角可以设置为30°，这样可确保所述sar天线91不会影响所述载荷框5的底面取景。所述sar天线91还可套接一个整形罩911，这样可减小对无人机气动特性的影响。

所述隔断平面41可以是不连续的结构，也就是说，所述隔断平面41可预留有用于调测所述控制器7和所述可见光相机6的开关开口，这样当需要对所述控制器7和所述可见光相机6进行调测时，可不用将所述载荷框5从所述外筒4取出，此外，对于所述控制器7，所述隔断平面41还可以预留有用于从所述控制器7取出存储介质的开口，同时设置用于封闭该开口的遮挡板411，这样既便于装配和拆卸存储介质，又能通过所述遮挡板411确保存储介质的安全。

所述外筒4与所述上框板53之间的连接可以通过在所述外筒4顶部设置周向均布的连接块42来实现，参见图5、图6所示，所述外筒4顶部的内侧可通过螺钉周向连接有均布的八个连接块42，这样就可以很方便的通过螺钉将所述上框板53与所述连接块42固定连接。

所述立柱54可以是由2-5mm厚的钢板焊接制成，参见图4-6所示，所述立柱54可通过螺钉分别与所述下框板51、中框板52和所述上框板53固定连接。

所述上框板53还可进一步通过螺钉连接有两个把手55，这样可便于装配。

为了避免所述载荷吊舱3内部进入杂物，所述上框板53还可固定连接有一个保护罩56。

所述上框板53和所述中框板52在能够提供足够的结构强度的前提下，可以尽量采用镂空设计，这样一方面可减轻结构重量，另一方面便于内部线缆的布放。

当所述外筒4底部位贯通非密封时，所述下框板51可只对应所述可见光相机6需要伸出的镜头外形来设置开口，这样在镜头伸出开口处与开口周边贴合后，所述下框板51能够对所述外筒4内腔起到一定的密封，且能使所述载荷吊舱3整体保障一定的保形性能，从而避免对无人机的气动外形造成过大的影响。

当所述外筒4底部采用透明材料密封，或者设置有底板，底板上预留有镜头开口时，所述下框板51即可在能够提供足够的结构强度的前提下，尽可能的采用镂空设计，只要不影响镜头布放即可。

本实用新型所提供的用于应急测绘载荷一体化集成的双装载结构，将可见光影像获取设备与sar或lidar集成于一体，一次性获取多种数据，实现全天时全天候数据获取。且由于共用一套惯导系统，也就大大降低了结构的复杂性。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。