一种无人飞行器遥感装置及无人飞行器遥感方法.pdf

本发明的实施例公开一种无人飞行器遥感装置及无人飞行器遥感方法。无人飞行器遥感装置包括：第一支撑轴承、第二支撑轴承、第一电机、第二电机、第三电机、第一方位角调节单元、第二方位角调节单元、第三方位角调节单元以及方位角控制单元，其中，方位角控制单元分别与第一方位角调节单元、第二方位角调节单元以及第三方位角调节单元相连，第一方位角调节单元还分别与第一支撑轴承以及第一电机相连，第二方位角调节单元还分别与第二支撑轴承以及第二电机相连，第三方位角调节单元还与第三电机相连。应用本发明，可以有效提升航空摄影精度与效率。

权利要求书
1.  一种无人飞行器遥感装置，其特征在于，该装置包括：
第一支撑轴承、第二支撑轴承、第一电机、第二电机、第三电机、第一方 位角调节单元、第二方位角调节单元、第三方位角调节单元以及方位角控制单 元，其中：
第一方位角调节单元容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的 中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承中，所述第一支撑轴承容置在 地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所述第一方位角 调节单元设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从动齿条由与第一电 机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第一支撑轴承 形成的第一转轴转动；
第二方位角调节单元容置于所述第一方位角调节单元的中空区域内，设置 为中空，固定于所述第二支撑轴承中，所述第二支撑轴承容置在所述第一方位 角调节单元设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节单元设置有第二从动齿 条，所述第二从动齿条由与第二电机相连的第二主动齿轮驱动，以使所述第二 方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成的第二转轴转动；
第三方位角调节单元固定在第二方位角调节单元上，安装有航拍相机，所 述第三方位角调节单元设置有第三从动齿条，所述第三从动齿条由与第三电机 相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍相机在所述第三方位角调节单元上， 沿与第一转轴和第二转轴垂直的第三转轴转动；
方位角控制单元，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的姿 态信息，根据所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转 轴以及第三转轴转动的角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置各 转轴角度信息进行比对，以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴 以及第三转轴转动所需的调节角度信息，并通过所述第一电机、第二电机以及 第三电机驱动转动相应的角度。

2.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一支撑轴承的数量为 两个，分别安装在对应的两个第一轴承座内，两个第一轴承座对称设置在旋翼 飞行装置上。

3.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一方位角调节单元包 括：第一半支架、第二半支架、第一支撑轴、第二支撑轴、第二轴承座以及第 一从动齿条，其中，
水平放置的第一半支架的两端分别通过所述第二轴承座与所述第二半支架 相连，所述第一半支架、第二半支架固连在所述第二轴承座上并形成封闭的中 空区域；
第一支撑轴设置在所述第一半支架上，所述第二支撑轴设置在所述第二半 支架上，所述第一支撑轴与第二支撑轴在所述第一方位角调节单元上对称设置， 所述第一支撑轴与第二支撑轴的轴线共线，所述第一半支架、第二半支架、第 一支撑轴、第二支撑轴以及第二轴承座在所述第一方位角调节单元上均布；
所述第一支撑轴与第二支撑轴分别容置于安装在旋翼飞行装置上对称设置 的第一轴承座的第一支撑轴承内；
第二轴承座连接并固连所述第一半支架以及第二半支架；
第一从动齿条固连在所述第一半支架或第二半支架上，所述第一从动齿条 由与第一电机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第 一支撑轴承形成的第一转轴转动。

4.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一从动齿条的数量为 一个，所述第一从动齿条与第一主动齿轮的轴线与第一支撑轴承形成的第一转 轴平行。

5.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二方位角调节单元包 括：第三支架、第三支撑轴、第四支撑轴以及第二从动齿条，其中，
所述第三支架形成封闭的中空区域；
所述第三支撑轴、第四支撑轴对称设置在所述第三支架上，所述第三支撑 轴与第四支撑轴的轴线共线；
所述第三支撑轴与第四支撑轴分别容置于安装在所述第一方位角调节单元 上对称设置的第二轴承座的第二支撑轴承内；
第二从动齿条固连在所述第三支架上，所述第二从动齿条由与第二电机相 连的第二主动齿轮驱动，以使所述第二方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成 的第二转轴转动。

6.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述方位角控制单元包括： 姿态信息获取模块、解析模块、比对模块、调节模块以及控制信号生成模块， 其中，
姿态信息获取模块，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测得 的姿态信息，输出至解析模块；
解析模块，用于根据所述接收到的姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所 述第一转轴、第二转轴以及第三转轴转动的角度信息；
比对模块，用于将分析出的所述航拍相机沿所述第一转轴转动的角度信息 与预先设置的无人飞行器遥感装置第一转轴角度信息进行比对，得到第一比对 结果，将分析出的所述航拍相机沿所述第二转轴转动的角度信息与预先设置的 无人飞行器遥感装置第二转轴角度信息进行比对，得到第二比对结果，以及， 将分析出的所述航拍相机沿所述第三转轴转动的角度信息与预先设置的无人飞 行器遥感装置第三转轴角度信息进行比对，得到第三比对结果；
调节模块，用于依据第一比对结果确定所述航拍相机沿所述第一转轴转动 所需的第一调节角度信息，依据第二比对结果确定所述航拍相机沿所述第二转 轴转动所需的第二调节角度信息，以及，依据第三比对结果确定所述航拍相机 沿所述第三转轴转动所需的第三调节角度信息；
控制信号生成模块，用于依据第一调节角度信息生成第一控制信号，以控 制所述第一电机驱动所述第一方位角调节单元转动所述第一调节角度，依据第 二调节角度信息生成第二控制信号，以控制所述第二电机驱动所述第二方位角 调节单元转动所述第二调节角度，依据第三调节角度信息生成第三控制信号， 以控制所述第三电机驱动所述航拍相机转动所述第三调节角度。

7.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述姿态传感器为三轴加速 度传感器，所述第一电机为X轴调节电机，第二电机为Y轴调节电机，第三电 机为Z轴调节电机。

8.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
用于对无人飞行器遥感装置的输出和输入进行隔离的高速光耦电路；
所述第一电机、第二电机以及第三电机的驱动电压采用Atmegal28L内部 2.56V的基准电压。

9.  根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述航拍相机以及姿态传感 器中进一步设置具有可存储数据的标准闪存卡。

10.  一种无人飞行器遥感方法，其特征在于，该方法包括：
将第一方位角调节单元容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置 的中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承中，所述第一支撑轴承容置 在地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所述第一方位 角调节单元设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从动齿条由与第一 电机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第一支撑轴 承形成的第一转轴转动；
将第二方位角调节单元容置于所述第一方位角调节单元的中空区域内，设 置为中空，固定于所述第二支撑轴承中，所述第二支撑轴承容置在所述第一方 位角调节单元设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节单元设置有第二从动 齿条，所述第二从动齿条由与第二电机相连的第二主动齿轮驱动，以使所述第 二方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成的第二转轴转动；
设置第三方位角调节单元，将其固定在第二方位角调节单元上，在第三方 位角调节单元上安装有航拍相机，所述第三方位角调节单元设置有第三从动齿 条，所述第三从动齿条由与第三电机相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍 相机在所述第三方位角调节单元上，沿与第一转轴和第二转轴形成的平面垂直 的第三转轴转动；
接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的姿态信息，根据所述姿态 信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转轴转动的 角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置各转轴角度信息进行比对， 以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转轴转动所需的 调节角度信息，并通过所述第一电机、第二电机以及第三电机驱动转动相应的 角度。

说明书一种无人飞行器遥感装置及无人飞行器遥感方法
技术领域
本发明涉及航空摄影测量与遥感技术，尤其涉及一种无人飞行器遥感装置 及无人飞行器遥感方法。
背景技术
随着通信技术以及航空摄影技术的持续高速发展，小区域规划、工矿区域 规划、新城镇建设、条带形建设工程等各个行业领域越来越需要通过航空摄影 进行高效率、高精度的地理信息测绘，以进行科学的规划及合理的布局，使得 地理信息在宏观决策和日常生活中的作用日益显著。
在航空摄影中，由于无人飞行器遥感装置具有性价比高、起降灵活，适用 环境条件宽等优点，使得以无人飞行器遥感装置为载体的地理信息测绘航拍云 台越来越多，即通过将航拍相机安装在无人飞行器遥感装置上，并将无人飞行 器遥感装置固定在旋翼飞行装置上，组成地理信息测绘航拍系统以进行地理信 息测绘。
在地理信息测绘中，如果需要获取高精度的地理信息，保障较高的航空摄 影精度，需要在航空摄影过程中，使航拍相机保持始终垂直向下拍摄。也就是 说，需要要求安装有航拍相机的地理信息测绘航拍云台(无人飞行器遥感装置) 保持匀速的水平运动，这样，能够保持航拍影像质量的一致性，便于后期进行 图像处理以有效获取地理信息。但现有的安装有航拍相机的无人飞行器遥感装 置，由于受各种扰动的影响，地理信息测绘航拍云台的运动实际为一复杂的多 模高阶随机运动，使得无人飞行器遥感装置飞行姿态多变，无法保障航拍相机 始终垂直向下拍摄，导致遥感航拍影像成像质量下降甚至退化，极大地影响了 遥感成果的精度，使得航空摄影精度较低，应用领域较窄；进一步地，由于遥 感技术主要面向大范围的地理信息数据采集，现有航空摄影测量与遥感装置多 采用高空飞机、轻小型飞机做为搭载平台，而高空飞机和轻小型飞机对飞行条 件要求较高，较难实现小范围、小区域内的低空高精度快速反应的地理信息数 据采集；而且，无人飞行器遥感装置中的影像传感器、高精度姿态传感器等设 备在使用时需要现场进行组装，使得地理信息数据采集效率较低，同时，在进 行地理信息数据采集时，重复进行设备现场安装也不利于抓住有利天气，尤其 在灾害应急反应中，将导致无法及时采集地理信息数据，且由于地理信息数据 采集设备与飞行器之间的拆卸与安装，使得姿态传感器与影像传感器之间也需 要频繁进行拆装，每次拆装时都会使姿态传感器与影像传感器的安装参数发生 变化，因而，在安装姿态传感器与影像传感器后，需要进行安装参数检校，导 致地理信息数据采集效率较低，并降低了航空摄影精度，最终导致使用价值降 氐。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种无人飞行器遥感装置，及无人飞行器遥 感方法，提升航空摄影精度与效率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种无人飞行器遥感装置，包括：第一支撑轴 承、第二支撑轴承、第一电机、第二电机、第三电机、第一方位角调节单元、 第二方位角调节单元、第三方位角调节单元以及方位角控制单元，其中，
第一方位角调节单元容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的 中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承中，所述第一支撑轴承容置在 地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所述第一方位角 调节单元设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从动齿条由与第一电 机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第一支撑轴承 形成的第一转轴转动；
第二方位角调节单元容置于所述第一方位角调节单元的中空区域内，设置 为中空，固定于所述第二支撑轴承中，所述第二支撑轴承容置在所述第一方位 角调节单元设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节单元设置有第二从动齿 条，所述第二从动齿条由与第二电机相连的第二主动齿轮驱动，以使所述第二 方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成的第二转轴转动；
第三方位角调节单元固定在第二方位角调节单元上，安装有航拍相机，所 述第三方位角调节单元设置有第三从动齿条，所述第三从动齿条由与第三电机 相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍相机在所述第三方位角调节单元上， 沿与第一转轴和第二转轴垂直的第三转轴转动；
方位角控制单元，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的姿 态信息，根据所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转 轴以及第三转轴转动的角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置各 转轴角度信息进行比对，以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴 以及第三转轴转动所需的调节角度信息，并通过所述第一电机、第二电机以及 第三电机驱动转动相应的角度。
本发明实施例提供的无人飞行器遥感装置，第三方位角调节单元与地理信 息测绘航拍云台固连，姿态始终与地理信息测绘航拍云台一致，第三方位角调 节单元容置于第二方位角调节单元内，第二方位角调节单元容置于第一方位角 调节单元内，并分别与对应的电机固连，同时，将三轴的姿态信息传递给方位 角控制单元，方位角控制单元经过处理后，生成相应的控制信号并传递给相应 的三个电机，三个电机按照控制信号对应的角偏补偿值进行补偿纠正。这样， 第一方位角调节单元、第二方位角调节单元、第三方位角调节单元能够有效感 知地理信息测绘航拍云台的运动及方位变化，方位角控制单元依据姿态信息生 成控制信号，采用电机依据控制信号直接进行驱动，可以消除各种扰动的影响， 能够保障无人飞行器遥感装置飞行姿态的稳定，使得航拍相机能够始终垂直向 下拍摄，提升了遥感航拍影像成像质量，提升了航空摄影精度。
另一方面，本发明实施例提供一种无人飞行器遥感方法，包括：
将第一方位角调节单元容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置 的中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承中，所述第一支撑轴承容置 在地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所述第一方位 角调节单元设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从动齿条由与第一 电机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第一支撑轴 承形成的第一转轴转动；
将第二方位角调节单元容置于所述第一方位角调节单元的中空区域内，设 置为中空，固定于所述第二支撑轴承中，所述第二支撑轴承容置在所述第一方 位角调节单元设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节单元设置有第二从动 齿条，所述第二从动齿条由与第二电机相连的第二主动齿轮驱动，以使所述第 二方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成的第二转轴转动；
设置第三方位角调节单元固定在第二方位角调节单元上，安装有航拍相机， 所述第三方位角调节单元设置有第三从动齿条，所述第三从动齿条由与第三电 机相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍相机在所述第三方位角调节单元上， 沿与第一转轴和第二转轴垂直的第三转轴转动；
接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的姿态信息，根据所述姿态 信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转轴转动的 角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置各转轴角度信息进行比对， 以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转轴转动所需的 调节角度信息，并通过所述第一电机、第二电机以及第三电机驱动转动相应的 角度。
本发明实施例提供的无人飞行器遥感方法，第三方位角调节单元、第二方 位角调节单元以及第一方位角调节单元分别将三轴的姿态信息传递给方位角控 制单元，方位角控制单元经过处理后，生成相应的控制信号并传递给相应的三 个电机，三个电机按照控制信号对应的角偏补偿值进行补偿纠正。这样就可以 实现通过第一方位角调节单元、第二方位角调节单元、第三方位角调节单元将 感知的姿态信息输出至方位角控制单元，方位角控制单元依据姿态信息生成控 制信号输出至相应的电机，采用电机依据控制信号直接进行驱动。这种做法可 以消除各种扰动的影响，能够保障无人飞行器遥感装置飞行姿态的稳定，使得 航拍相机能够始终垂直向下拍摄，提升了遥感航拍影像成像质量，提升了航空 摄影精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的无人飞行器遥感装置结构示意图；
图2为本发明实施例的无人飞行器遥感装置的内环俯视结构示意图；
图3为本发明实施例的无人飞行器遥感装置的内环和中环结构示意图；
图4为本发明实施例的无人飞行器遥感装置俯视结构示意图；
图5为本发明实施例的无人飞行器遥感方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的无人飞行器遥感装置结构示意图。参见图1，该无人 飞行器遥感装置包括：第一支撑轴承101、第二支撑轴承104、第一电机103、 第二电机106、第三电机108、第一方位角调节单元102、第二方位角调节单元 105、第三方位角调节单元107以及方位角控制单元109，其中，
方位角控制单元109分别与第一方位角调节单元102、第二方位角调节单元 105以及第三方位角调节单元107相连，第一方位角调节单元102还分别与第一 支撑轴承101以及第一电机103相连，第二方位角调节单元105还分别与第二 支撑轴承104以及第二电机106相连，第三方位角调节单元107还与第三电机 108相连。
第一方位角调节单元102容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设 置的中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承101中，所述第一支撑轴 承101容置在地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所 述第一方位角调节单元102设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从 动齿条由与第一电机103相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节 单元102沿由第一支撑轴承101形成的第一转轴转动；
本发明实施例中，较佳地，第一支撑轴承101的数量为两个，分别安装在 对应的两个第一轴承座内，两个第一轴承座对称设置在旋翼飞行装置上。当然， 实际应用中，也可以根据测绘需要，设置多个第一支撑轴承101以及相应的第 一轴承座。
作为可选实施例，第一方位角调节单元102包括：第一半支架、第二半支 架、第一支撑轴、第二支撑轴、第二轴承座以及第一从动齿条(图中未示出)， 其中，
所述第二轴承座的数量为两个，对称设置在所述第一方位角调节单元102 上；
水平放置的第一半支架的两端分别通过所述第二轴承座与所述第二半支架 相连，所述第一半支架、第二半支架固连在所述第二轴承座上并形成封闭的中 空区域；
第一支撑轴设置在所述第一半支架上，所述第二支撑轴设置在所述第二半 支架上，所述第一支撑轴与第二支撑轴在所述第一方位角调节单元102上对称 设置，所述第一支撑轴与第二支撑轴的轴线共线，所述第一半支架、第二半支 架、第一支撑轴、第二支撑轴以及第二轴承座在所述第一方位角调节单元102 上均布；
所述第一支撑轴与第二支撑轴分别容置于安装在旋翼飞行装置上对称设置 的第一轴承座的第一支撑轴承101内；
第二轴承座连接并固连所述第一半支架以及第二半支架；
第一从动齿条固连在所述第一半支架或第二半支架上，所述第一从动齿条 由与第一电机103相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元102 沿由第一支撑轴承101形成的第一转轴转动。
本发明实施例中，以第一支撑轴与第二支撑轴的轴线为X轴，对称设置的 两个第二轴承座的轴线为Y轴，垂直X轴和Y轴组成的平面的轴线为Z轴。则 第一转轴为X轴，第二转轴为Y轴，第三转轴为Z轴。
较佳地，第一从动齿条的数量为1，第一从动齿条与第一主动齿轮的轴线与 第一支撑轴承101形成的第一转轴平行，也就是说，第一主动齿轮的轴线平行 于X轴。这样，通过第一主动齿轮的转动，驱动第一从动齿条转动，转动的第 一从动齿条驱动固连的第一半支架以及第二半支架绕X轴转动。
本发明实施例中，作为另一可选实施例，第一从动齿条的数量也可以设置 为多个，例如，可以设置为两个，两个第一从动齿条可以设置在第一转轴的同 一侧，也可以设置在第一转轴的相异侧。当两个第一从动齿条设置在第一转轴 的同一侧时，两个第一从动齿条同向转动；当两个第一从动齿条设置在第一转 轴的相异侧时，两个第一从动齿条反向转动。
第二方位角调节单元105容置于所述第一方位角调节单元102的中空区域 内，设置为中空，固定于所述第二支撑轴承104中，所述第二支撑轴承104容 置在所述第一方位角调节单元102设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节 单元105设置有第二从动齿条，所述第二从动齿条由与第二电机106相连的第 二主动齿轮驱动，以使所述第二方位角调节单元105沿由第二支撑轴承104形 成的第二转轴转动；
本发明实施例中，所述第一方位角调节单元102的中空区域尺寸大于所述 第二方位角调节单元105的尺寸。
作为可选实施例，第二方位角调节单元105包括：第三支架、第三支撑轴、 第四支撑轴以及第二从动齿条(图中未示出)，其中，
所述第三支架形成封闭的中空区域；
所述第三支撑轴、第四支撑轴对称设置在所述第三支架上，所述第三支撑 轴与第四支撑轴的轴线共线；
所述第三支撑轴与第四支撑轴分别容置于安装在所述第一方位角调节单元 102上对称设置的第二轴承座的第二支撑轴承104内；
第二从动齿条固连在所述第三支架上，所述第二从动齿条由与第二电机106 相连的第二主动齿轮驱动，以使所述第二方位角调节单元105沿由第二支撑轴 承104形成的第二转轴转动。
本发明实施例中，较佳地，第三支撑轴与第四支撑轴设置于第三支架外缘 的中部。
较佳地，第二从动齿条与第二主动齿轮的轴线与第二支撑轴承104形成的 第二转轴平行，也就是说，第二主动齿轮的轴线平行于Y轴。这样，通过第二 主动齿轮的转动，驱动第二从动齿条转动，转动的第二从动齿条驱动固连的第 三支架在所述第一方位角调节单元102的中空区域内绕Y轴转动。
第三方位角调节单元107固定在第二方位角调节单元105上，安装有航拍 相机，所述第三方位角调节单元107设置有第三从动齿条，所述第三从动齿条 由与第三电机108相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍相机在所述第三方 位角调节单元107上，沿与第一转轴和第二转轴垂直的第三转轴转动；
本发明实施例中，较佳地，第三从动齿条与第三主动齿轮的轴线与第三转 轴平行，也就是说，第三主动齿轮的轴线平行于Z轴。这样，通过第三主动齿 轮的转动，驱动第三从动齿条转动，转动的第三从动齿条驱动固连的航拍相机 在所述第二方位角调节单元105的中空区域内绕Z轴转动。
方位角控制单元109，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的 姿态信息，根据所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二 转轴以及第三转轴转动的角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置 各转轴角度信息进行比对，以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转 轴以及第三转轴转动所需的调节角度信息，并通过所述第一电机103、第二电机 106以及第三电机108驱动转动相应的角度。
本发明实施例中，作为一可选实施例，方位角控制单元109包括：姿态信 息获取模块、解析模块、比对模块、调节模块以及控制信号生成模块(图中未 示出)，其中，
姿态信息获取模块，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的 姿态信息，输出至解析模块；
本发明实施例中，关于姿态传感器感测姿态信息为公知技术，在此略去详 述。
解析模块，用于根据所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转 轴、第二转轴以及第三转轴转动的角度信息；
本发明实施例中，依据姿态信息分析出航拍相机分别沿第一转轴、第二转 轴以及第三转轴转动的角度信息为公知技术，在此略去详述。
比对模块，用于将分析出的所述航拍相机沿所述第一转轴转动的角度信息 与预先设置的无人飞行器遥感装置第一转轴角度信息进行比对，得到第一比对 结果，将分析出的所述航拍相机沿所述第二转轴转动的角度信息与预先设置的 无人飞行器遥感装置第二转轴角度信息进行比对，得到第二比对结果，以及， 将分析出的所述航拍相机沿所述第三转轴转动的角度信息与预先设置的无人飞 行器遥感装置第三转轴角度信息进行比对，得到第三比对结果；
调节模块，用于依据第一比对结果确定所述航拍相机沿所述第一转轴转动 所需的第一调节角度信息，依据第二比对结果确定所述航拍相机沿所述第二转 轴转动所需的第二调节角度信息，以及，依据第三比对结果确定所述航拍相机 沿所述第三转轴转动所需的第三调节角度信息；
控制信号生成模块，用于依据第一调节角度信息生成第一控制信号，以控 制所述第一电机103驱动所述第一方位角调节单元102转动所述第一调节角度， 依据第二调节角度信息生成第二控制信号，以控制所述第二电机106驱动所述 第二方位角调节单元105转动所述第二调节角度，依据第三调节角度信息生成 第三控制信号，以控制所述第三电机108驱动所述航拍相机转动所述第三调节 角度。
本发明实施例中，作为可选实施例，控制信号生成模块可以为比例-积分- 微分(PID，Proportion-Integral-Differential coefficient)控制器。
本发明实施例中，方位角控制单元109可针对地理信息测绘航拍云台的X 轴、Y轴以及Z轴三个轴向姿态进行控制，姿态传感器可以为三轴加速度传感 器，由三轴加速度传感器对航拍相机运行的姿态信息(角偏值)数据进行AD 采样，并传送至方位角控制单元109，方位角控制单元109内部的处理芯片根据 三轴加速度传感器采样的姿态信息确定出航拍相机偏离预先设置的航线的X 轴、Y轴以及Z轴的偏转角，依据确定出的偏转角生成相应的(电机)控制信 号并传递给相应的三个电机，三个电机按照控制信号对应的角偏补偿值分别调 整航拍相机沿X轴、Y轴以及Z轴的偏转角，从而对航拍相机航线进行调整， 使航拍相机保持水平并使航拍相机始终垂直地面，以保证拍摄的准确性和图像 质量。也就是说，第一电机103为X轴调节电机，第二电机106为Y轴调节电 机，第三电机108为Z轴调节电机。
较佳地，控制信号采用脉宽调制(PWM，Pulse-Width Modulation)信号， 可以使得航拍相机航向的调节更加精确。
本发明实施例中，作为可选实施例，第一电机103、第二电机106以及第三 电机108可以设置在第一方位角调节单元102上，也可以设置在第二方位角调 节单元105上，还可以设置在第三方位角调节单元107上，还可以设置在方位 角控制单元109上。当然，实际应用中，也可以将第一电机103、第二电机106 以及第三电机108分别设置在无人飞行器遥感装置中不同的位置，例如，将第 一电机103设置在第一方位角调节单元102上，将第二电机106设置在第二方 位角调节单元105上，将第三电机108设置在第三方位角调节单元107上。
本发明实施例中，作为可选实施例，还可以采用高速光耦电路对无人飞行 器遥感装置的输出和输入进行隔离，以确保电机驱动电路不会影响方位角控制 单元109的控制电路；电机的驱动电压可以采用Atmega128L内部2.56V的基准 电压，从而可以确保驱动电机的基准电压不会随电源电压的变化而变化，使得 航拍相机的姿态调节更稳定，误差更小。
本发明实施例中，较佳地，还可以分别在航拍相机以及姿态传感器中设置 具有可存储数据的标准闪存卡。
作为可选实施例，控制信号生成模块可以通过有线方式分别与第一电机 103、第二电机106以及第三电机108相连，也可以通过无线方式分别与第一电 机103、第二电机106以及第三电机108相连。例如，可以在控制信号生成模块 中设置无线信号发射器，以及，在电机中设置相应的无线信号接收器。
作为另一可选实施例，姿态信息获取模块可以通过有线方式与姿态传感器 相连，也可以通过无线方式与姿态传感器相连。
较佳地，姿态传感器包括：第一方位角姿态传感器、第二方位角姿态传感 器以及第三方位角姿态传感器，其中，第一方位角姿态传感器布设在第一方位 角调节单元102上，第二方位角姿态传感器布设在第二方位角调节单元105上， 第三方位角姿态传感器布设在第三方位角调节单元107中的航拍相机上。
本发明实施例中，三轴加速度传感器(姿态传感器)为惯性稳定器件(IMU， Inertial Measurement Unit)，用于有效感知无人飞行器遥感装置的空间运动；第 三方位角调节单元相当于无人飞行器遥感装置的内环，第二方位角调节单元相 当于无人飞行器遥感装置的中环、第一方位角调节单元102相当于无人飞行器 遥感装置的外环，内环、中环以及外环均用于感测并补偿遥感载荷姿态；电机 用于接收方位角控制单元根据惯性稳定器件传递的姿态信息进行处理得到的姿 态补偿参数，带动内环、中环、外环补偿遥感载荷姿态。
本发明实施例中，惯性稳定器件与地理信息测绘航拍云台固连(固联)， 姿态始终与地理信息测绘航拍云台一致；内环、中环、外环分别与其对应的驱 动电机固连，内环用于安装遥感载荷(航拍相机)，惯性稳定器件可通过信号 线与内环、中环、外环上安装的电机相连，并将三轴(X轴、Y轴、Z轴)的角 偏值(姿态信息)传递给方位角控制单元，方位角控制单元经过处理后，生成 相应的控制信号并传递给相应的三个电机，三个电机按照控制信号对应的角偏 补偿值进行补偿纠正。这样，本发明实施例的无人飞行器遥感装置采用惯性稳 定器件，能够有效感知地理信息测绘航拍云台运动；内环、中环、外环均采用 电机直接进行驱动，可以消除各种扰动的影响，能够保障无人飞行器遥感装置 飞行姿态的稳定，使得航拍相机能够始终垂直向下拍摄，提升了遥感航拍影像 成像质量，提升了航空摄影精度；并可根据地理信息测绘航拍云台的空间布局 进行适当调整，适于多种无人飞行平台，对飞行条件要求较低，容易实现小范 围、小区域内的低空高精度地理信息数据采集；而且，无人飞行器遥感装置中 的影像传感器、高精度姿态传感器等设备在使用时无需现场进行组装，提升了 地理信息数据采集效率，且由于无需拆卸与安装，因而，无需对姿态传感器与 影像传感器进行安装参数校验，有效提升地理信息数据采集效率，提高航空摄 影精度。
图2为本发明实施例的无人飞行器遥感装置的内环俯视结构示意图。
图3为本发明实施例的无人飞行器遥感装置的内环和中环结构示意图。
图4为本发明实施例的无人飞行器遥感装置俯视结构示意图。
参见图2至图4，该无人飞行器遥感装置的内环从动齿条(第三从动齿条) 可以驱动内环轴承(第三轴承)转动，内环驱动电机对应第三电机，中环驱动 电机对应第二电机，外环驱动电机对应第一电机，中环从动齿条对应第二从动 齿条，中环主动齿轮对应第二主动齿轮，外环从动齿条对应第一从动齿条，外 环主动齿轮对应第一主动齿轮。
图5为本发明实施例的无人飞行器遥感方法流程示意图。参见图5，该流程 包括：
步骤501，将第一方位角调节单元容置于地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行 装置设置的中空区域内，设置为中空，固定于第一支撑轴承中，所述第一支撑 轴承容置在地理信息测绘航拍云台的旋翼飞行装置设置的第一轴承座中，所述 第一方位角调节单元设置有第二轴承座以及第一从动齿条，所述第一从动齿条 由与第一电机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第 一支撑轴承形成的第一转轴转动；
本步骤中，第一方位角调节单元包括：第一半支架、第二半支架、第一支 撑轴、第二支撑轴、第二轴承座以及第一从动齿条，其中，
所述第二轴承座的数量为两个，对称设置在所述第一方位角调节单元上；
水平放置的第一半支架的两端分别分别通过所述第二轴承座与所述第二半 支架相连，所述第一半支架、第二半支架固连在所述第二轴承座上并形成封闭 的中空区域；
第一支撑轴设置在所述第一半支架上，所述第二支撑轴设置在所述第二半 支架上，所述第一支撑轴与第二支撑轴在所述第一方位角调节单元上对称设置， 所述第一支撑轴与第二支撑轴的轴线共线，所述第一半支架、第二半支架、第 一支撑轴、第二支撑轴以及第二轴承座在所述第一方位角调节单元上均布；
所述第一支撑轴与第二支撑轴分别容置于安装在旋翼飞行装置上对称设置 的第一轴承座的第一支撑轴承内；
第二轴承座连接并固连所述第一半支架以及第二半支架；
第一从动齿条固连在所述第一半支架或第二半支架上，所述第一从动齿条 由与第一电机相连的第一主动齿轮驱动，以使所述第一方位角调节单元沿由第 一支撑轴承形成的第一转轴转动。
步骤502，将第二方位角调节单元容置于所述第一方位角调节单元的中空区 域内，设置为中空，固定于所述第二支撑轴承中，所述第二支撑轴承容置在所 述第一方位角调节单元设置的第二轴承座中，所述第二方位角调节单元设置有 第二从动齿条，所述第二从动齿条由与第二电机相连的第二主动齿轮驱动，以 使所述第二方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成的第二转轴转动；
本步骤中，第二方位角调节单元包括：第三支架、第三支撑轴、第四支撑 轴以及第二从动齿条，其中，
所述第三支架形成封闭的中空区域；
所述第三支撑轴、第四支撑轴对称设置在所述第三支架上，所述第三支撑 轴与第四支撑轴的轴线共线；
所述第三支撑轴与第四支撑轴分别容置于安装在所述第一方位角调节单元 上对称设置的第二轴承座的第二支撑轴承内；
第二从动齿条固连在所述第三支架上，所述第二从动齿条由与第二电机相 连的第二主动齿轮驱动，以使所述第二方位角调节单元沿由第二支撑轴承形成 的第二转轴转动。
本步骤中，第三支撑轴与第四支撑轴设置于第三支架外缘的中部。
较佳地，第二从动齿条与第二主动齿轮的轴线与第二支撑轴承形成的第二 转轴平行。
步骤503，设置第三方位角调节单元固定在第二方位角调节单元上，安装有 航拍相机，所述第三方位角调节单元设置有第三从动齿条，所述第三从动齿条 由与第三电机相连的第三主动齿轮驱动，以使所述航拍相机在所述第三方位角 调节单元上，沿与第一转轴和第二转轴垂直的第三转轴转动；
本步骤中，第三从动齿条与第三主动齿轮的轴线与第三转轴平行。
步骤504，接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的姿态信息，根据 所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转 轴转动的角度信息，并分别与预先设置的无人飞行器遥感装置各转轴角度信息 进行比对，以确定所述航拍相机分别沿所述第一转轴、第二转轴以及第三转轴 转动所需的调节角度信息，并通过所述第一电机、第二电机以及第三电机驱动 转动相应的角度。
本步骤中，方位角控制单元包括：姿态信息获取模块、解析模块、比对模 块、调节模块以及控制信号生成模块，其中，
姿态信息获取模块，用于接收设置在所述航拍相机上的姿态传感器感测的 姿态信息，输出至解析模块；
解析模块，用于根据所述姿态信息分析出所述航拍相机分别沿所述第一转 轴、第二转轴以及第三转轴转动的角度信息；
比对模块，用于将分析出的所述航拍相机沿所述第一转轴转动的角度信息 与预先设置的无人飞行器遥感装置第一转轴角度信息进行比对，得到第一比对 结果，将分析出的所述航拍相机沿所述第二转轴转动的角度信息与预先设置的 无人飞行器遥感装置第二转轴角度信息进行比对，得到第二比对结果，以及， 将分析出的所述航拍相机沿所述第三转轴转动的角度信息与预先设置的无人飞 行器遥感装置第三转轴角度信息进行比对，得到第三比对结果；
调节模块，用于依据第一比对结果确定所述航拍相机沿所述第一转轴转动 所需的第一调节角度信息，依据第二比对结果确定所述航拍相机沿所述第二转 轴转动所需的第二调节角度信息，以及，依据第三比对结果确定所述航拍相机 沿所述第三转轴转动所需的第三调节角度信息；
控制信号生成模块，用于依据第一调节角度信息生成第一控制信号，以控 制所述第一电机驱动所述第一方位角调节单元转动所述第一调节角度，依据第 二调节角度信息生成第二控制信号，以控制所述第二电机驱动所述第二方位角 调节单元转动所述第二调节角度，依据第三调节角度信息生成第三控制信号， 以控制所述第三电机驱动所述航拍相机转动所述第三调节角度。
本发明实施例中，姿态传感器可以为三轴加速度传感器，控制信号采用脉 宽调制(PWM，Pulse-Width Modulation)信号。
作为可选实施例，该方法进一步包括：
采用高速光耦电路对无人飞行器遥感装置的输出和输入进行隔离。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围 应以权利要求的保护范围为准。