一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及无人机勘测领域，更具体地说，涉及一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法。


背景技术：

2.随着当前我国无人机行业的不断发展，在各行业应用中表现出了很强的作用价值。从地形图测绘看，合理运用小型旋翼无人机同样也能够具备较强的实用价值:能够快速实现小面积区域内航空摄影测量:可以减轻大量外业实采工作，对于地形图测绘成果的精度也能有效保证。
3.无人机作进行地理勘测时，一般需要无人机操控员利用控制器进行远程操控，最终协同完成勘测任务，当无人机在一些特殊环境例如磁场较为混乱或天气较为恶劣的环境中进行勘测任务是，容易出现信号中断以及无人机被暴雨、狂风以及风沙等天气干扰无法正常飞行的问题，最终导致无人机在缺少操作员的控制，发生坠落损坏的问题，且由于环境的特殊，当定位系统无效时，坠毁无人的找寻工作也极为耗费人力。
4.传统的无人机勘测系统在针对一些极端恶劣环境的勘测时，容易受到磁场以及恶劣天气的干扰，容易造成无人机信号中断或不受控制，进而坠毁，且坠毁后的无人机找寻工作也非常耗费人力，最终导致技术人员难以利用无人机对一些特殊环境进行正常的地理勘测工作。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，可以实现在极端天气环境下，无人机操控员无法正常驾驶时，无人机可以安全回归，降低无人机坠毁风险，当出现周围环境对无人机造成重度风险导致无人机即将坠落时，应急模块会启动保护单元，保护单元启动对无人机进行机械保护，降低无人机坠落速度，同时发出警报，提醒周围人群散开，并发出物理定位信号，方便人员找寻。
7.2.技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，包括无人机本体，所述无人机本体的底部安装有红外摄像头，所述无人机本体的底部转动安装有多个支撑腿，所述无人机本体内设有无人机控制系统，所述无人机控制系统连接有本地数据库和云服务器，且本地数据库与云服务器相连接，所述无人机控制系统还连接有驱动模块、勘测模块和应急模块，所述驱动模块分别连接有角速度传感器、加速度传感器、地磁传感器和气压传感器，所述勘测模块连接有图像采集单元、图像处理单元和图像传输单元，且图像采集单元与红外摄像头相连接，所述应急模块连接有保护单元、预警单元和智能模块，所述预警单元连接有声光报警器，所述保护单元连接有保护机构，所述智能模块分别与保护单元以及预警单
元相连接，所述智能模块连接有自主飞行单元、安全判断单元和定位追踪单元。
10.进一步，所述勘测模块连接有数据处理模块，所述数据处理模块与云服务器相连接，所述数据处理模块连接有数据加密单元、数据备份单元、数据，数据修改单元和数据传输单元。
11.进一步，所述图像采集单元分别连接有拍照单元和录像单元。
12.进一步，所述无人机本体的顶部开设有矩形槽，且保护机构安装在矩形槽内，所述保护机构包括两个电磁铁，两个所述电磁铁分别安装在矩形槽的两端，所述矩形槽的靠近电磁铁的两端内壁分别转动连接有磁性保护盖，两个所述磁性保护盖为弧形，且相对一侧贴合连接，两个所述电磁铁输出端与磁性保护盖的下表面贴合连接，两个所述磁性保护盖的下表面均连接有第二拉绳，两个所述第二拉绳的底端均固定连接有盖板，所述矩形槽内壁的底部固定连接有矩形框，所述矩形框内设置有用于降低无人机坠落速度的小型降落伞，两个所述盖板分别转动连接在矩形框靠近顶部的内壁上，且相对一侧贴合连接。
13.进一步，两个所述磁性保护盖的下表面均连接有两个第一拉绳，多个所述第一拉绳的底端均安装有烟雾喷发器，并与烟雾喷发器的触发端固定连接。
14.进一步，所述矩形槽远离两个电磁铁的两侧均嵌入式安装有与磁性保护盖相适配的磁条。
15.进一步，所述矩形框的两侧均贯通连接有多个导气管，多个所述导气管远离矩形框的一端贯通连接在无人机本体的底部，并卡接有密封塞。
16.进一步，两个所述电磁铁的顶部安装有与磁性保护盖下表面相适配的密封块，所述密封块的顶部与磁性保护盖的下表面贴合连接。
17.进一步，所述支撑腿包括连接管和支撑轴，所述支撑轴插接在连接管内，所述支撑轴位于连接管内的一端与连接管内壁共同固定连接有弹簧，所述支撑轴的底端固定连接有支撑块。
18.进一步，包括以下步骤：
19.s1、启动无人机控制系统，并与无人机操控员控制器相连接；
20.s2、通过驱动模块控制无人机在不同轨道和高度进行正常飞行；
21.s3、通过勘测模块对地理位置以及地理特征进行图像采集处理并传输至云服务器；
22.s4、遭遇恶劣天气环境时，无人机启动应急模块进行风险判断，并根据风险等级进行自主判断逃离或自我保护；
23.s5、当判定风险为低度风险时，应急模块启动预警单元和智能模块，进实时预警，并自主飞行，选择靠近操控员或预定位置的安全降落点进行安全降落；
24.s6、当判定风险为重度风险，应急模块启动预警单元和保护单元，进行实时预警，并开启保护机构，降低无人机坠落速度，同时喷出烟雾方便找寻。
25.3.有益效果
26.相比于现有技术，本发明的优点在于：
27.当出现周围环境对无人机造成低度风险，导致无人机无法正常与操控员进行互动时，应急模块启动智能模块，智能模块会根据设定程序，通过无人机控制系统与勘测模块进行数据连接，从而通过勘测模块以及红外摄像头的设置，对周围环境进行检测，辨别逃离方
向和安全降落地点，期间安全判断单元会根据红外摄像头采集的图像数据判断逃离方向或降落地点是否存在活动人员，避免误撞，造成伤亡问题，而定位追踪单元会判断无人机操控员的准确方向或提前设置定位点的方向，当判断出安全飞行方向、安全降落地点后和定位方向后，无人机开始跟随自主飞行单元进行自主飞行，该设置，可以避免在极端天气环境下，无人机操控员无法正常驾驶时，无人机可以安全回归，降低无人机坠毁风险，当出现周围环境对无人机造成重度风险导致无人机即将坠落时，应急模块会启动保护单元，保护单元启动对无人机进行机械保护，降低无人机坠落速度，同时发出警报，提醒周围人群散开，并发出物理定位信号，方便人员找寻。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为本发明中无人机控制系统处的结构示意图；
30.图3为本发明中应急模块处的结构示意图；
31.图4为本发明中驱动模块处的结构示意图；
32.图5为本发明中数据处理模块处的结构示意图；
33.图6为本发明中图像采集单元处的结构示意图；
34.图7为本发明中无人机本体的部分结构示意图；
35.图8为本发明中保护机构处的结构示意图；
36.图9为本发明中磁性保护盖的结构示意图；
37.图10为本发明中支撑腿的结构示意图。
38.图中标号说明：
39.1、无人机本体；2、红外摄像头；3、支撑腿；4、磁性保护盖；5、第一拉绳；6、烟雾喷发器；7、电磁铁；8、密封块；9、磁条；10、矩形框；11、盖板；12、第二拉绳；13、导气管；14、小型降落伞；15、连接管；16、弹簧；17、支撑轴；18、支撑块；19、保护机构。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，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，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体
情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例1：
44.请参阅图1-10，一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，包括无人机本体1，无人机本体1的底部安装有红外摄像头2，无人机本体1的底部转动安装有多个支撑腿3，无人机本体1内设有无人机控制系统，无人机控制系统连接有本地数据库和云服务器，且本地数据库与云服务器相连接，无人机控制系统还连接有驱动模块、勘测模块和应急模块，驱动模块分别连接有角速度传感器、加速度传感器、地磁传感器和气压传感器，勘测模块连接有图像采集单元、图像处理单元和图像传输单元，且图像采集单元与红外摄像头2相连接，应急模块连接有保护单元、预警单元和智能模块，预警单元连接有声光报警器，保护单元连接有保护机构19，智能模块分别与保护单元以及预警单元相连接，智能模块连接有自主飞行单元、安全判断单元和定位追踪单元，通过无人机控制系统与驱动模块的连接，配合角速度传感器、加速度传感器、地磁传感器和气压传感器，可以达到自由控制无人机的飞行轨道和高度，协同勘测模块对不同的地理位置和特征进行采集，并将采集的图像数据进行快速处理和传输，图像数据会传输给云服务器进行保存，方便查阅，当无人机飞行在恶劣环境下，例如暴雨、狂风以及风沙等环境中时，无人机的信号会变弱，飞行轨道以及高度也会受到不同程度的影响，甚至可能导致无人机的坠落，此时无人机控制系统会启动应急模块，应急模块根据无人机状态在不同情况下，对应启动保护单元、预警单元或智能模块，当出现周围环境对无人机造成低度风险，导致无人机无法正常与操控员进行互动时，应急模块启动智能模块，智能模块会根据设定程序，通过无人机控制系统与勘测模块进行数据连接，从而通过勘测模块以及红外摄像头2的设置，对周围环境进行检测，辨别逃离方向和安全降落地点，期间安全判断单元会根据红外摄像头2采集的图像数据判断逃离方向或降落地点是否存在活动人员，避免误撞，造成伤亡问题，而定位追踪单元会判断无人机操控员的准确方向或提前设置定位点的方向，当判断出安全飞行方向、安全降落地点后和定位方向后，无人机开始跟随自主飞行单元进行自主飞行，该设置，可以避免在极端天气环境下，无人机操控员无法正常驾驶时，无人机可以安全回归，降低无人机坠毁风险，当出现周围环境对无人机造成重度风险导致无人机即将坠落时，应急模块会启动保护单元，保护单元启动保护机构19对无人机进行机械保护，降低无人机坠落速度，同时发出警报，提醒周围人群散开，并发出物理定位信号，方便人员找寻。
45.勘测模块连接有数据处理模块，数据处理模块与云服务器相连接，数据处理模块连接有数据加密单元、数据备份单元、数据，数据修改单元和数据传输单元，通过数据处理模块与勘测模块的连接，可以对处理好的图像数据进行再次处理，而云服务器与数据处理模块的连接，达到不仅可以通过提前设定的程序进行操作，还可以人工登录云服务器平台进行远程操作，进而达到对处理好的图像数据进行备份、修改、无线传输、以及无线加密的操作，方便数据的传输，同时提高数据传输的安全性。
46.图像采集单元分别连接有拍照单元和录像单元，通过拍照单元和录像单元，可以针对不同地理位置以及特征进行分别采集，达到更加分类采集的效果。
47.无人机本体1的顶部开设有矩形槽，且保护机构19安装在矩形槽内，保护机构19包括两个电磁铁7，两个电磁铁7分别安装在矩形槽的两端，矩形槽的靠近电磁铁7的两端内壁分别转动连接有磁性保护盖4，两个磁性保护盖4为弧形，且相对一侧贴合连接，两个电磁铁
7输出端与磁性保护盖4的下表面贴合连接，两个磁性保护盖4的下表面均连接有第二拉绳12，两个第二拉绳12的底端均固定连接有盖板11，矩形槽内壁的底部固定连接有矩形框10，矩形框10内设置有用于降低无人机坠落速度的小型降落伞14，两个盖板11分别转动连接在矩形框10靠近顶部的内壁上，且相对一侧贴合连接，通过应急模块和保护单元启动保护机构19后，保护机构19协同驱动模块内的气压传感器，判断无人机高度，并在合适高度时，启动电磁铁7，使得电磁铁7输出端从与磁性保护盖4相反的磁性转换成相同磁性，从而根据磁极同性相斥原理，将两个磁性保护盖4推开，在此过程中，两个磁性保护盖4会通过两个第二拉绳12将两个盖板11拉开，使得矩形框10内的小型降落伞14受降落时的风力影响，快速打开，最终达到对无人机坠落速度降低的效果，避免无人机在高空直接掉落造成无法挽回的破坏。
48.两个磁性保护盖4的下表面均连接有两个第一拉绳5，多个第一拉绳5的底端均安装有烟雾喷发器6，并与烟雾喷发器6的触发端固定连接，通过保护机构19的启动，两个磁性保护盖4被弹开，此时，两个磁性保护盖4还会通过多个第一拉绳5将烟雾喷发器6的输出端拉开，从而持续喷发处大量有色烟雾，方便无人机操控员在信号受到严重干扰或无信号时，快速找回无人机，降低财产和数据损失。
49.矩形槽远离两个电磁铁7的两侧均嵌入式安装有与磁性保护盖4相适配的磁条9，通过磁条9的设置以及磁性保护盖4的磁性材质，可以达到快速将弹开的磁性保护盖4吸住，避免弹开的磁性保护盖4在降落时乱晃，影响小型降落伞14的使用。
50.矩形框10的两侧均贯通连接有多个导气管13，多个导气管13远离矩形框10的一端贯通连接在无人机本体1的底部，并卡接有密封塞，通过以上设置，可以达到在无人机飞行时，拔出密封塞，当无人机失控快速降落时，无人机本体1底部的风会从多个导气管13内进入到矩形框10内，随后辅助小型降落伞14向上弹出，达到辅助小型降落伞14快速打开的效果。
51.两个电磁铁7的顶部安装有与磁性保护盖4下表面相适配的密封块8，密封块8的顶部与磁性保护盖4的下表面贴合连接，通过此设置，可以达到对矩形槽与磁性保护盖4之间空隙的密封效果，同时给磁性保护盖4提供良好的支撑效果。
52.支撑腿3包括连接管15和支撑轴17，支撑轴17插接在连接管15内，支撑轴17位于连接管15内的一端与连接管15内壁共同固定连接有弹簧16，支撑轴17的底端固定连接有支撑块18，通过连接管15、弹簧16和支撑轴17的设置可以达到降低无人机本体1在降落至地面时的冲击力，从而达到缓冲的效果，而支撑块18的设置，可以提升无人机本体1放置时的稳定性。
53.包括以下步骤：
54.s1、启动无人机控制系统，并与无人机操控员控制器相连接；
55.s2、通过驱动模块控制无人机在不同轨道和高度进行正常飞行；
56.s3、通过勘测模块对地理位置以及地理特征进行图像采集处理并传输至云服务器；
57.s4、遭遇恶劣天气环境时，无人机启动应急模块进行风险判断，并根据风险等级进行自主判断逃离或自我保护；
58.s5、当判定风险为低度风险时，应急模块启动预警单元和智能模块，进实时预警，
并自主飞行，选择靠近操控员或预定位置的安全降落点进行安全降落；
59.s6、当判定风险为重度风险，应急模块启动预警单元和保护单元，进行实时预警，并开启保护机构19，降低无人机坠落速度，同时喷出烟雾方便找寻。
60.本实施例中提及的烟雾喷发期可使用烟雾弹或烟雾棒等烟雾喷发设备替代。
61.工作原理：通过无人机控制系统与驱动模块的连接，配合角速度传感器、加速度传感器、地磁传感器和气压传感器，可以达到自由控制无人机的飞行轨道和高度，协同勘测模块对不同的地理位置和特征进行采集，并将采集的图像数据进行快速处理和传输，图像数据会传输给云服务器进行保存，方便查阅，当无人机飞行在恶劣环境下，例如暴雨、狂风以及风沙等环境中时，无人机的信号会变弱，飞行轨道以及高度也会受到不同程度的影响，甚至可能导致无人机的坠落，此时无人机控制系统会启动应急模块，应急模块根据无人机状态在不同情况下，对应启动保护单元、预警单元或智能模块，当出现周围环境对无人机造成低度风险，导致无人机无法正常与操控员进行互动时，应急模块启动智能模块，智能模块会根据设定程序，通过无人机控制系统与勘测模块进行数据连接，从而通过勘测模块以及红外摄像头2的设置，对周围环境进行检测，辨别逃离方向和安全降落地点，期间安全判断单元会根据红外摄像头2采集的图像数据判断逃离方向或降落地点是否存在活动人员，避免误撞，造成伤亡问题，而定位追踪单元会判断无人机操控员的准确方向或提前设置定位点的方向，当判断出安全飞行方向、安全降落地点后和定位方向后，无人机开始跟随自主飞行单元进行自主飞行，该设置，可以避免在极端天气环境下，无人机操控员无法正常驾驶时，无人机可以安全回归，降低无人机坠毁风险，当出现周围环境对无人机造成重度风险导致无人机即将坠落时，应急模块会启动保护单元，保护单元启动保护机构19对无人机进行机械保护，降低无人机坠落速度，同时发出警报，提醒周围人群散开，并发出物理定位信号，方便人员找寻。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，包括无人机本体(1)，所述无人机本体(1)的底部安装有红外摄像头(2)，所述无人机本体(1)的底部转动安装有多个支撑腿(3)，其特征在于：所述无人机本体(1)内设有无人机控制系统，所述无人机控制系统连接有本地数据库和云服务器，且本地数据库与云服务器相连接，所述无人机控制系统还连接有驱动模块、勘测模块和应急模块，所述驱动模块分别连接有角速度传感器、加速度传感器、地磁传感器和气压传感器，所述勘测模块连接有图像采集单元、图像处理单元和图像传输单元，且图像采集单元与红外摄像头(2)相连接，所述应急模块连接有保护单元、预警单元和智能模块，所述预警单元连接有声光报警器，所述保护单元连接有保护机构(19)，所述智能模块分别与保护单元以及预警单元相连接，所述智能模块连接有自主飞行单元、安全判断单元和定位追踪单元。2.根据权利要求1所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述勘测模块连接有数据处理模块，所述数据处理模块与云服务器相连接，所述数据处理模块连接有数据加密单元、数据备份单元、数据，数据修改单元和数据传输单元。3.根据权利要求1所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述图像采集单元分别连接有拍照单元和录像单元。4.根据权利要求1所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述无人机本体(1)的顶部开设有矩形槽，且保护机构(19)安装在矩形槽内，所述保护机构(19)包括两个电磁铁(7)，两个所述电磁铁(7)分别安装在矩形槽的两端，所述矩形槽的靠近电磁铁(7)的两端内壁分别转动连接有磁性保护盖(4)，两个所述磁性保护盖(4)为弧形，且相对一侧贴合连接，两个所述电磁铁(7)输出端与磁性保护盖(4)的下表面贴合连接，两个所述磁性保护盖(4)的下表面均连接有第二拉绳(12)，两个所述第二拉绳(12)的底端均固定连接有盖板(11)，所述矩形槽内壁的底部固定连接有矩形框(10)，所述矩形框(10)内设置有用于降低无人机坠落速度的小型降落伞(14)，两个所述盖板(11)分别转动连接在矩形框(10)靠近顶部的内壁上，且相对一侧贴合连接。5.根据权利要求4所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：两个所述磁性保护盖(4)的下表面均连接有两个第一拉绳(5)，多个所述第一拉绳(5)的底端均安装有烟雾喷发器(6)，并与烟雾喷发器(6)的触发端固定连接。6.根据权利要求4所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述矩形槽远离两个电磁铁(7)的两侧均嵌入式安装有与磁性保护盖(4)相适配的磁条(9)。7.根据权利要求4所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述矩形框(10)的两侧均贯通连接有多个导气管(13)，多个所述导气管(13)远离矩形框(10)的一端贯通连接在无人机本体(1)的底部，并卡接有密封塞。8.根据权利要求4所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：两个所述电磁铁(7)的顶部安装有与磁性保护盖(4)下表面相适配的密封块(8)，所述密封块(8)的顶部与磁性保护盖(4)的下表面贴合连接。9.根据权利要求1所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，其特征在于：所述支撑腿(3)包括连接管(15)和支撑轴(17)，所述支撑轴(17)插接在连接管(15)内，所述支撑轴(17)位于连接管(15)内的一端与连接管(15)内壁共同固定连接有弹簧
(16)，所述支撑轴(17)的底端固定连接有支撑块(18)。10.根据权利要求1-9所述的一种测绘地理信息用无人机勘测系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、启动无人机控制系统，并与无人机操控员控制器相连接；s2、通过驱动模块控制无人机在不同轨道和高度进行正常飞行；s3、通过勘测模块对地理位置以及地理特征进行图像采集处理并传输至云服务器；s4、遭遇恶劣天气环境时，无人机启动应急模块进行风险判断，并根据风险等级进行自主判断逃离或自我保护；s5、当判定风险为低度风险时，应急模块启动预警单元和智能模块，进实时预警，并自主飞行，选择靠近操控员或预定位置的安全降落点进行安全降落；s6、当判定风险为重度风险，应急模块启动预警单元和保护单元，进行实时预警，并开启保护机构(19)，降低无人机坠落速度，同时喷出烟雾方便找寻。

技术总结
本发明公开了一种测绘地理信息用无人机勘测系统及其使用方法，属于无人机勘测领域，可以实现定位追踪单元会判断无人机操控员的准确方向或提前设置定位点的方向，当判断出安全飞行方向、安全降落地点后和定位方向后，无人机开始跟随自主飞行单元进行自主飞行，该设置，可以避免在极端天气环境下，无人机操控员无法正常驾驶时，无人机可以安全回归，降低无人机坠毁风险，当出现周围环境对无人机造成重度风险导致无人机即将坠落时，应急模块会启动保护单元，保护单元启动对无人机进行机械保护，降低无人机坠落速度，同时发出警报，提醒周围人群散开，并发出物理定位信号，方便人员找寻。寻。寻。


技术研发人员：温志鹏 习小兵 戴叶明 黄志杰
受保护的技术使用者：江西省第九地质勘察规划有限公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/9/20