一种基于航天的地理信息测量系统的制作方法

1.本技术涉及地理信息技术领域，尤其涉及一种基于航天的地理信息测量系统。


背景技术：

2.随着信息化社会发展进程的不断加速，对测绘信息的需求也在迅速增长。包括卫星定位测量、航空航天测绘、数字化地图制图与地理信息工程等。
3.在航空航天测绘中，无人机可在超低空进行飞行作业,成本较低，且无需专用机场,这将成为常规航天、航空遥感手段的有效补充。
4.但是，无人机在巡航的过程中，容易受天气影响，并且无人机的应变能力不强，从而导致导航精度低，易偏离飞行线路，造成地理信息测量精度低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种基于航天的地理信息测量系统，用以解决现有技术中的如下技术问题：无人机在巡航的过程中，容易受天气影响，并且无人机的应变能力不强，从而导致导航精度低，易偏离飞行线路，造成地理信息测量精度低。
6.本技术实施例采用下述技术方案：
7.一方面，本技术实施例提供了一种基于航天的地理信息测量系统，所述系统包括地理信息监控站与多个无人机；所述多个无人机分别与所述地理信息监控站连接；所述无人机包括摄像装置、卫星-惯导组合定位装置、数据传输单元以及处理单元，所述摄像装置、卫星-惯导组合定位装置通过所述数据传输单元分别与所述处理单元连接；所述摄像装置用于拍摄巡检区域的视频图像，所述卫星-惯导组合定位装置用于预测所述无人机的导航信息；其中，所述多个无人机之间的导航信息能够通过所述数据传输单元相互交换；所述处理单元用于根据导航信息以及交换的导航信息，确定所述无人机的相对导航信息；所述地理信息监控站用于向所述多个无人机发送信号获取请求；所述多个无人机接收所述信号获取请求，向所述地理信息监控站返回所述视频图像、所述导航信息以及所述相对导航信息。
8.一个示例中，所述卫星-惯导组合定位装置包括卫星测量前端、导航检测装置、跟踪捕获环路、滤波器；所述卫星测量前端连接所述跟踪捕获环路，所述卫星测量前端用于接收卫星信号，并对卫星信号进行数据转换，将转换后的卫星数据发送至所述跟踪捕获环路；所述跟踪捕获环路连接所述滤波器，所述跟踪捕获环路用于将所述转换后的卫星数据进行积分，将积分后的卫星数据发送至所述滤波器；所述导航检测装置连接所述滤波器，将导航检测数据发送至所述滤波器；所述滤波器用于接收所述积分后的卫星数据与所述导航检测数据，得到所述无人机的位置信息、速度信息以及姿态信息。
9.一个示例中，所述滤波器包括从滤波器、主滤波器；所述从滤波器连接所述主滤波器，用于对所述积分后的卫星数据进行预处理，将预处理后的卫星数据发送至所述主滤波器；所述导航检测装置连接所述主滤波器，将导航检测数据发送至所述主滤波器；所述主滤波器用于接收预处理的卫星数据与所述导航检测数据，得到所述无人机的位置信息、速度
信息以及姿态信息。
10.一个示例中，所述导航检测装置包括多个导航检测传感器、微处理器；所述多个导航检测传感器分别与所述微处理器连接；所述多个导航检测传感器以分布式网络结构安装在所述无人机的预设位置，用于采集所述无人机的导航参数，将所述导航参数发送至所述微处理器；所述微处理器连接所述滤波器，所述微处理器用于将所述导航参数进行融合，将融合后的导航信息发送至所述滤波器。
11.一个示例中，所述导航检测传感器包括惯性传感器、地磁传感器；所述惯性传感器用于采集所述无人机的方位参数与加速度参数，将所述位置参数与速度参数发送至所述微处理器；所述地磁传感器用于采集所述无人机的地磁参数，将所述姿态参数发送至所述微处理器。
12.一个示例中，所述多个导航检测传感器与所述微处理器之间通过电缆彼此串联以形成环形网状结构，以在环形网状结构的通信正常时，任一所述导航检测传感器发送的信号均可被配置于环形网络结构中的其余导航检测传感器所接收。
13.一个示例中，所述数据传输单元包括有线数据传输单元以及无线数据传输单元；所述卫星-惯导组合定位装置通过所述有线传输单元将所述无人机的导航信息发送至所述处理单元；所述卫星-惯导组合定位装置通过所述无线传输单元将所述无人机的导航信息发送至所述多个无人机中的其他无人机的处理单元。
14.一个示例中，所述系统还包括在所述无人机的巡航路线中预先设置的多个巡航控制设备；在所述无人机到达所述巡航控制设备时，所述无人机与所述巡航控制设备建立连接，并通过巡航控制设备对所述无人机进行控制，以使所述无人机更改巡航路线。
15.一个示例中，所述无人机还包括激光雷达；所述激光雷达与所述处理单元连接，所述激光雷达用于获取所述巡检区域的雷达数据，将所述雷达数据发送至所述处理单元；所述处理单元通过所述数据传输单元将所述雷达数据发送至所述地理信息监控站。
16.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
17.本技术实施例中，地理信息监控站接收到多个无人机返回的视频图像，能够及时获取巡检区域的地理信息，提高监控巡检区域的效率与准确率。并且，地理信息监控站接收多个无人机返回的导航信息，能够及时调整无人机的巡航路线。
18.进一步地，通过多个无人机之间的导航信息能够通过数据传输单元相互交换，使得无人机能够确定与其他无人机的导航信息，从而地理信息监控站接收多个无人机返回的相对导航信息，能够提高各无人机的导航精度，提高系统的故障容错水平。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本技术实施例提供的一种基于航天的地理信息测量的框架结构示意图；
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.图1为本技术实施例提供的一种基于航天的地理信息测量系统的框架结构示意图。
23.如图1所示，基于航天的地理信息测量系统至少包括地理信息监控站、多个无人机。其中，多个无人机分别与地理信息监控站连接。
24.具体地，无人机包括摄像装置、卫星-惯导组合定位装置、数据传输单元以及处理单元，摄像装置、卫星-惯导组合定位装置通过数据传输单元分别与处理单元连接。
25.摄像装置用于拍摄巡检区域的视频图像，卫星-惯导组合定位装置用于预测无人机的导航信息。
26.其中，多个无人机之间的导航信息能够通过数据传输单元相互交换。也就是说，多个无人机之间导航信息的能够相互交换和信息共享，在一定程度上，能够有效克服相对导航仅仅依赖于卫星导航系统，自主性比较差的问题。
27.处理单元用于根据导航信息以及交换的导航信息，确定无人机的相对导航信息。其中，在机群协同编队时，无人机的相对导航信息显得尤为重要。
28.需要说明的是，控制单元具体如何根据导航信息以及交换的导航信息，确定无人机的相对导航信息，现有程序可以实现，不属于本技术的发明点，比如，处理单元通过接收导航信息以及交换的导航信息，采用最优卡尔曼滤波器，估计出无人机之间的最优相对位置与相对速度。
29.其中，数据传输单元包括有线数据传输单元以及无线数据传输单元，卫星
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惯导组合定位装置通过有线传输单元将无人机的导航信息发送至处理单元，卫星-惯导组合定位装置通过无线传输单元将无人机的导航信息发送至多个无人机中的其他无人机的处理单元。
30.当地理信息监控站向多个无人机发送信号获取请求时，多个无人机接收信号获取请求，向地理信息监控站返回视频图像、导航信息以及相对导航信息。
31.通过图1的系统，地理信息监控站接收到多个无人机返回的视频图像，能够及时获取巡检区域的地理信息，提高监控巡检区域的效率与准确率。并且，地理信息监控站接收多个无人机返回的导航信息，能够及时调整无人机的巡航路线。
32.进一步地，通过多个无人机之间的导航信息能够通过数据传输单元相互交换，使得无人机能够确定与其他无人机的导航信息，从而地理信息监控站接收多个无人机返回的相对导航信息，能够提高各无人机的导航精度，提高系统的故障容错水平。
33.基于此，本技术实施例还提供了该系统的一些具体实施方案和扩展方案，下面继续进行说明。
34.在本技术的一些实施例中，卫星-惯导组合定位装置包括卫星测量前端、导航检测装置、跟踪捕获环路、滤波器。
35.其中，卫星测量前端连接跟踪捕获环路，卫星测量前端用于接收卫星信号，并对卫星信号进行数据转换，将转换后的卫星数据发送至跟踪捕获环路。
36.跟踪捕获环路连接滤波器，跟踪捕获环路用于将转换后的卫星数据进行积分，将积分后的卫星数据发送至滤波器。
37.导航检测装置连接滤波器，将导航检测数据发送至滤波器，然后滤波器用于接收积分后的卫星数据与导航检测数据，得到无人机的位置信息、速度信息以及姿态信息。
38.进一步地，滤波器采用分布式滤波结构，滤波器包括从滤波器、主滤波器。
39.其中，从滤波器连接主滤波器，用于对积分后的卫星数据进行预处理，将预处理后的卫星数据发送至主滤波器。导航检测装置连接主滤波器，将导航检测数据发送至主滤波器。
40.需要说明的是，从滤波器对积分后的卫星数据进行预处理是指通过积分后的卫星数据进行处理，得到状态和量测方程。
41.主滤波器用于接收预处理的卫星数据与导航检测数据，得到无人机的位置信息、速度信息以及姿态信息。
42.本技术实施例通过采用分布式滤波结构，先利用从滤波器进行预处理，再将处理后的卫星数据发送至主滤波器，能够提高计算精度。
43.在本技术的一些实施例中，为了有效克服无人机在飞行的过程中，外界因素可能导致无人机的局部运动，从而影响无人机的导航性能的问题，应用了导航检测传感器的冗余配置。
44.具体地，导航检测装置包括多个导航检测传感器、微处理器。其中，多个导航检测传感器分别与微处理器连接。
45.多个导航检测传感器以分布式网络结构安装在无人机的预设位置，用于采集无人机的导航参数，将导航参数发送至微处理器。其中，分布式网络结构是在指分布式星型拓扑结构的基础上，构建了完全分布式拓扑结构，并且将导航检测传感器以斜装冗余的方式安装。
46.微处理器连接滤波器，微处理器用于将导航参数进行融合，将融合后的导航信息发送至滤波器。
47.因此，通过设置分布式网络结构的导航传感器，提高了无人机的导航精度以及系统的容错率，能够抑制的局部随机扰动对导航系统的影响。
48.并且，相对于单个高精度导航检测传感器，在相同精度的要求下，可以利用多个低精度，低成本的导航检测传感器通过数据融合的方法达到。
49.进一步地，导航检测传感器包括惯性传感器、地磁传感器，惯性传感器用于采集无人机的方位参数与加速度参数，将位置参数与速度参数发送至微处理器。地磁传感器用于采集无人机的地磁参数，将姿态参数发送至微处理器。
50.进一步地，多个导航检测传感器与微处理器之间通过电缆彼此串联以形成环形网状结构，以在环形网状结构的通信正常时，任一导航检测传感器发送的信号均可被配置于环形网络结构中的其余导航检测传感器所接收。
51.因此，各导航检测传感器之间相互共享各自的信息，当环形网络结构中任意一个导航检测传感器出现故障时，导航精度不会受到严重影响。
52.在本技术的一些实施例中，为了提高巡检区域的地理信息测量精度，无人机还包括激光雷达，激光雷达与处理单元连接，激光雷达用于获取巡检区域的雷达数据，将雷达数据发送至处理单元，处理单元通过无线传输单元将雷达数据发送至地理信息监控站。
53.在本技术的一些实施例中，在无人机巡航的过程中，可能遇到一些突发情况，比
如，较高的工程吊车，或者突发天气，此时需要及时调整无人机的巡航路线。
54.因此，系统还包括在无人机的巡航路线中预先设置的多个巡航控制设备在无人机到达巡航控制设备时，无人机与巡航控制设备建立连接，并通过巡航控制设备对无人机进行控制，以使无人机更改巡航路线。
55.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
56.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。