一种用于海岸线提取的航拍无人机

1.本实用新型涉及海岸线提取技术，具体涉及用于海岸线提取的航拍无人机。


背景技术：

2.海岸线提取需要使用航拍无人机，图1所示的航拍无人机是比较常见的结构，航拍无人机的结构大同小异，主要包括无人机本体1图像采集装置2，图像采集装置2安装在无人机本体1底部，图像采集装置2的镜头朝下或者朝向无人机飞行方向，图像采集装置2可以是普通相机，也可以是红外相机。航拍无人机方向(注意，在无特殊说明的情况下，本技术中的飞行方向均指代瞬时飞行方向)为垂直纸面向里，图像采集装置2镜头朝下，并且图像采集装置2能够在控制系统的控制下沿其自身光轴方向自转，但是无法在垂直于飞行方向的平面内转动，这种航拍无人机结构简单，成本较低。进行海岸线提取时，航拍无人机处于海陆交界处上方，绝大多数情况下会存在海风，导致航拍无人机角度发生变化，如图2所示，当航拍无人机机身倾斜时，由于无法调节图像采集装置2的角度，导致采集到的图像与真实情况存在差异。为使航拍无人机能够采集到失真程度小的图像，需要根据实际情况控制图像采集装置2在垂直于飞行方向的平面内转动，这一功能往往需要采用数个电机对图像采集装置2进行控制才能实现，这种航拍无人机结构复杂，而且成本较高。
3.综上，现有的航拍无人机的图像采集装置控制结构复杂且成本高，因此，亟需一种采集图像失真程度小、并且结构简单、成本低的航拍无人机，以满足航拍无人机的发展需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有的能够调节图像采集角度的航拍无人机结构复杂且成本高的问题，提供一种结构简单、低成本的用于海岸线提取的航拍无人机。
5.本实用新型的用于海岸线提取的航拍无人机，包括无人机本体和底部结构，所述底部结构包括图像采集装置、保护罩、连接结构以及电磁铁；所述保护罩固定在所述无人机本体底部，所述所述图像采集装置和所述电磁铁均位于所述保护罩内部；所述图像采集装置的镜头朝下，所述图像采集装置通过所述连接结构与所述无人机本体的底面转动连接，并且所述图像采集装置能够在与所述底面垂直的平面内转动，所述电磁铁固定在所述无人机本体上，所述电磁铁用于在通电时对所述图像采集装置的位置进行固定。
6.可选地，所述图像采集装置的外表面为采用含铁材料制成的表面，所述电磁铁固定在所述保护罩的一个侧壁上，所述图像采集装置能够在与所述侧壁平行的平面内转动。
7.可选地，所述图像采集装置在与所述侧壁垂直的平面内能够转动的角度范围为0
°
。
8.可选地，所述底部结构还包括两个滑道和分别与所述两个滑道对应的两个铁质的支撑杆；所述电磁铁上开有通孔，所述电磁铁固定在所述无人机本体的底部，所述两个滑道安装在所述电磁铁的底部；所述连接结构包括转动机构和连接杆，所述转动机构安装在所
述无人机本体的底面上，所述连接杆的一端安装在所述转动机构上、另一端穿过所述通孔并固定在所述图像采集装置的顶端；所述支撑杆的一端安装在所述滑道上并能能够沿所述滑道自由滑动、另一端与所述连接杆转动连接。
9.可选地，所述两个滑道相互平行，所述滑道与所述航拍无人机飞行方向的夹角范围为(0
°
，90
°
)，所述两个滑道分别位于所述通孔的两侧。
10.可选地，所述底部结构还包括两个铁制的滑块，所述两个滑块分别位于所述两个滑道上，所述滑块能够在所述滑道上自由滑动，所述滑块底部安装有能够转动的第一环形结构，所述第一环形结构与所述支撑杆连接。
11.可选地，所述支撑杆的两端均设置有第二环形结构，其中一个第二环形结构与一个滑块底部的第一环形结构相扣，另一个第二环形结构套在所述连接杆上。
12.可选地，所述连接杆上设置有两个限位机构，所述支撑杆与所述连接杆的连接处位于所述两个限位机构之间。
13.可选地，所述底部结构还包括继电器和电磁铁电源；所述电磁铁电源的正、负极分别连接所述电磁铁的线圈的两端，形成供电回路，所述继电器的一对触点串联在所述供电回路中，所述继电器的控制信号输入端连接所述航拍无人机的电路板。
14.可选地，所述继电器的触点为常闭触点。
15.本实用新型的用于海岸线提取的航拍无人机利用图像采集装置自身的重力自动调节其角度，并在调节到最佳角度后利用电磁铁对其进行固定。本实用新型的航拍无人机所采用的机械结构及电气结构均非常简单，易实现，成本低。
附图说明
16.图1是本技术背景技术部分的一种航拍无人机的结构示意图，图中所示方向为航拍无人机的飞行方向
17.图2是图1所示的航拍无人机机身倾斜状态下的结构示意图；
18.图3是本技术实施例的用于海岸线提取的航拍无人机的一种底部结构的内部结构示意图；
19.图4是图3所对应的完整的底部结构的俯视图；
20.图5是本技术实施例的用于海岸线提取的航拍无人机的一种底部结构在航拍无人机倾斜状态下的结构示意图；
21.图6是本技术实施例的用于海岸线提取的航拍无人机的另一种底部结构的(图中未画出保护罩)；
22.图7是图6中电磁铁和滑道的正视图；
23.图8是图7的仰视图；
24.图9是第一环形结构的结构示意图；
25.图10是第二环形结构的结构示意图；
26.图11是限位机构的结构示意图；
27.图12是两个滑块在滑道上的初始位置示意图。
具体实施方式
28.实施例一
29.本实施例提供了一种用于海岸线提取的航拍无人机，所述航拍无人机包括无人机本体和底部结构。所述无人机本体的外部结构与现有的无人机本体相同。所述底部结构包括图像采集装置、保护罩、连接结构以及电磁铁；所述保护罩固定在所述无人机本体底部，所述所述图像采集装置和所述电磁铁均位于所述保护罩内部；所述图像采集装置的镜头朝下，所述图像采集装置通过所述连接结构与所述无人机本体的底面转动连接，并且所述图像采集装置能够在与所述底面垂直的平面内转动，所述电磁铁固定在所述无人机本体上，所述电磁铁用于在通电时对所述图像采集装置的位置进行固定。
30.本实施例中，无人机本体的底面与无人机本体的相对位置是固定的，当无人机本体整体呈水平方向时(如图1所示的状态)，无人机本体的底面与水平面平行。图像采集装置上直接或间接设置有铁质材料，铁质材料可以是任意结构。保护罩能够在飞行过程中屏蔽来自各个方向的空气阻力，降低图像采集装置倾斜或摆动的可能性，还能够在一定程度上阻挡灰尘进入保护底部结构的内部结构。图像采集装置能够在与无人机本体底面垂直的平面内转动，但是不能绕其自身成像系统的中心轴自转。电磁铁直接或间接固定在无人机本体底部，电磁铁线圈两端连接电磁铁电源，电磁铁电源是指用于为电磁铁供电的电源，电磁铁电源可以是为电磁铁配备的专用电源，也可以是从无人机本体内部电路板引出的电源。航拍无人机的遥控系统能够向无人机本体发出控制电磁铁供电/断电的控制信号，以控制电磁铁线圈的工作状态。在风力为0或较小的情况下，无人机本体可以保持机身呈水平状态(如图1所示的状态)，此时图像采集装置的镜头朝下正下方，采集图像的角度是最佳的。但是当无人机本体发生倾斜时，图像采集角度发生变化，导致采集到的图像出现失真，此时可以通过航拍无人机的控制系统(例如遥控器)向航拍无人机发出信号，控制电磁铁电源断开，使电磁铁产生的磁场消失，磁场消失后，图像采集装置在重力作用下转动到镜头朝下正下方的角度，此时，再次通过控制系统向航拍无人机发出信号，控制电磁铁电源接通，使电磁铁产生磁场，电磁铁对图像采集装置上铁质材料的的吸引力使得图像采集装置固定在当前角度。
31.作为本技术的优选实施例，可以利用继电器来控制电磁铁供电回路的闭合与断开，电磁铁线圈的两端分别连接电磁铁电源的正极和负极，形成电磁铁的供电回路，继电器的一对触点串联在电磁铁的供电回路中。由于航拍无人机工作时只是偶尔调整一下图像采集装置的角度，因此，串联在电磁铁供电回路中的继电器触点优选为常闭触点。航拍无人机正常工作时，电磁铁的供电回路是接通的，电磁铁能够吸引住图像采集装置使其位置保持不变，当无人机本体出现倾斜时，控制系统发出的控制信号使得继电器的常闭触点打开，电磁铁的供电回路断开，电磁铁失去磁性。
32.实施例二
33.本实施例提供了一种用于海岸线提取的航拍无人机的底部结构的具体结构。航拍无人机在进行海岸线提取的过程中，前后方向出现倾斜的可能性很小(即俯仰角度基本上为0)，而左右方向出现倾斜的可能性大一些，本实施例提供的航拍无人机的底部结构忽略俯仰角，着重解决左右倾斜的问题。需要说明的是，本技术实施例中，航拍无人机倾斜是指无人机本体一侧向上、另一侧向下；前后方向出现倾斜是指在无人机本体在航拍无人机飞
行方向与垂直于水平面的方向所形成的平面内不再呈水平状态。
34.本实施例中，所述图像采集装置2的外表面为采用含铁材料制成的表面，所述电磁铁6固定在所述保护罩3的一个侧壁上，所述图像采集装置2能够在与所述侧壁平行的平面内转动，但是无法在与所述侧壁垂直的平面内转动。
35.如图3和图4所示，本实施例中，保护罩3优选为由四个侧面围成的箱体，箱体横截面为长方形，顶部和底部开口。连接结构包括转动机构4和连接杆5，转动机构4的核心结构为转轴，转轴的轴线与航拍无人机的飞行方向平行，连接杆5的顶部与转动机构4转动连接，连接杆5能够绕转轴转动，并且连接杆5的顶部在转动机构4轴线方向上的位置是固定的，连接杆5的底部与图像采集装置2的顶部固定连接。上述连接结构使得图像采集装置2无法在航拍无人机的飞行方向(图4中箭头所示方向)上移动、但是能够绕转动机构4自由转动。以航拍无人机飞行方向作为前向，电磁铁6固定在保护罩3的前侧壁(如图4所示)或者后侧壁的内侧。电磁铁6与保护罩3后侧壁的间距略大于图像采集装置2前后方向的厚度，图像采集装置2的外部结构优选为图3和图4所示的矩形，不仅能够防止图像采集装置2沿其自身成像系统的中心轴(图3中的虚线)转动，还能够防止图像采集装置2在飞行过程中向后倾斜导致图像采集角度偏离最佳角度。采用本实施例的航拍无人机的底部结构，当无人机本体1倾斜至图2所示的状态时，会带动保护罩3和电磁铁6一同倾斜，如图5所示，但是可以通过切断电磁铁6的电源使图像采集装置2回到最佳角度，然后再为电磁铁6接通电源以便对图像采集装置2的角度进行固定。
36.实施例三
37.本实施例提供了另一种用于海岸线提取的航拍无人机的底部结构的具体结构，如图6至图8所示，在实施例一的基础上，本实施例的底部结构还包括个滑道7和分别与所述两个滑道7对应的两个铁质的支撑杆11；所述电磁铁6上开有通孔，所述电磁铁6固定在所述无人机本体的底部，所述两个滑道7安装在所述电磁铁6的底部；所述连接结构包括转动机构4和连接杆5，所述转动机构4安装在所述无人机本体1的底面上，所述连接杆5的一端安装在所述转动机构4上、另一端穿过所述通孔并固定在所述图像采集装置2的顶端；所述支撑杆11的一端安装在所述滑道7上并能能够沿所述滑道7自由滑动、另一端与所述连接杆5转动连接。
38.本实施例中，图像采集装置2的重量远远大于连接杆5和支撑杆11的重量。连接杆5能够绕转动机构4沿任意方向旋转，但不能自转。两个支撑杆11与连接杆5的连接处在连接杆5轴线方向的位置是固定的，支撑杆11能够绕连接杆5自由转动。当无人机本体1发生倾斜时，电磁铁6断电，图像采集装置2摆动至最佳角度，由于支撑杆11的长度是固定的，支撑杆11与连接杆5的连接点在连接杆5长度方向的位置也是固定的，因此支撑杆11在滑道7上的位置会发生变化。不论无人机本体1在哪个方向倾斜多大角度，支撑杆11在滑道7上的位置上的位置都是确定的，因此，当图像采集装置2摆动至最佳角度时，给电磁铁6接通电源，支撑杆11顶端在滑道7上的位置被固定，进而图像采集装置2的角度也被固定。
39.本实施例中，两个滑道7可以是直的，也可以弯曲的，两个滑道7之间的夹角可以是[0
°
，90
°
]之间的任意角度。需要说明的是，如果滑道7是弯曲的，那么弯曲程度不易过大，以免无人机本体1倾斜角度变化较大时支撑杆11无法滑动至理想位置，导致图像采集装置2无法调整至最佳角度。
[0040]
作为本技术的优选实施例，所述底部结构还包括两个铁制的滑块8，所述两个滑块8分别位于所述两个滑道7上，所述滑块8能够在所述滑道7上自由滑动，所述滑块8底部安装有能够转动的第一环形结构9，所述第一环形结构9与所述支撑杆11连接。如图9所示，螺钉10穿过第一环形结构9顶部中心位置后旋入滑块8底部，第一环形结构9能够绕螺钉10自由旋转，旋转方向如图8中的圆弧形箭头所示。一方面，滑块8顶面的面积较大，与电磁铁6之间的作用力也大，能够使图像采集装置2的角度更加稳固；另一方面，能够自由旋转的第一环形结构9使得支撑杆11调整位置更加灵活。为进一步增强支撑杆11调整位置的灵活程度，还可以在支撑杆11的两端分别设置一个第二环形结构12，如图10所示，其中一个第二环形结构12与滑块8底部的第一环形结构9相扣，另一个第二环形结构12套在所述连接杆5上。如图11所示，连接杆5上还可以设置两个限位机构13，两个支撑杆11的第二环形结构12位于所述两个限位机构13之间，限位机构13与第二环形结构12之间、以及两个第二环形结构12之间的间距几乎为0，防止第二环形结构12沿连接杆5上下滑动。
[0041]
作为本技术的优选实施例，两个滑道7均采用直线型且互相平行，电磁铁6的通孔位于两个滑道7中间，将两个滑道7与航拍无人机飞行方向的夹角设置为(0
°
，90
°
)之间的一个角度，优选为45度(如图8所示，直线箭头表示航拍无人机飞行方向)。这种结构能够降低加工成本，也能降低设计难度。为避免航拍无人机出现颠簸时图像采集装置2发生摆动，应当设计好滑块8在滑道7上的初始位置，初始位置是指无人机本体未发生倾斜、并且连接杆5与水平面垂直时两个滑块8在滑道7上的位置。两个滑块8在滑道7上的初始位置应当满足以下条件：两个滑块8在滑道7上初始位置的连线与连接杆5的轴线不在同一平面内。如图12所示，上述条件还可以描述为：在俯视图或仰视图中，连接杆5没有穿过两个支撑杆11在滑道7上初始位置的连线(即图12中的虚线)；上述条件还可以描述为：在俯视图或仰视图中，两个支撑杆11的夹角不能是0
°
，也不能是180
°
。在满足以上条件时，无论飞行过程中出现何种状况，图像采集装置2都不会在电磁铁6通电的情况下发生摆动。