本发明专利技术涉及航空摄影测量技术领域，具体涉及一种应用于航空摄影测量教学的控制系统及控制方法，所述控制系统包括沙盘模型、无人机、遥控器和服务器，所述服务器包括以下模块：参数采集模块：用于接收选择的航测区域和对于无人机的设置参数；航线规划模块：用于根据航测区域、航向重叠度、旁向重叠度和航高规划无人机的计划航线；航线分析模块：用于获取无人机的实时坐标数据，并根据实时坐标数据分析操作者对于无人机的实际操控航线；完成度分析模块：用于将计划航线与实际操控航线进行对比分析，分析操作者通过遥控器控制无人机在航行过程中的实时操作完成度。本发明专利技术能够低成本、简便且有效地让学生学习研究航空摄影测量技术。便且有效地让学生学习研究航空摄影测量技术。便且有效地让学生学习研究航空摄影测量技术。
【技术实现步骤摘要】
应用于航空摄影测量教学的控制系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及航空摄影测量
，具体涉及一种应用于航空摄影测量教学的控制系统及控制方法。
技术介绍
[0002]航空摄影测量是指在无人机上用航摄仪器对地面连续摄取相片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。航空摄影测量一直是我国基本地图成图的主要方式，由于其制图速度快，精度高且均匀。广泛应用于国土资源调查、土地利用、城市规划、道路交通、港口选址及房地产等方面。其中，按摄像机物镜主光轴相对于地表的垂直度，又可分为垂直航空摄影和倾斜航空摄影。但目前高校在摄影测量与遥感专业课程的教学中，一方面由于相关课程缺少实习实践，导致学生不能有效地研究航空摄影测量技术。而另一方面，即使学校提供了设备，但由于室外的复杂环境，以及学生缺乏经验，使得在学习的过程中无人机容易炸机而损坏或不易找到导致丢失，造成成本过高以及容易损害他人的人身安全。因此为了更简便有效地研究航空摄影测量技术，相关技术人员亟需一种能够有效模拟航空摄影测量过程的设施。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的之一在于提供一种应用于航空摄影测量教学的控制系统，能够低成本、简便且有效地让学生学习研究航空摄影测量技术。
[0004]为了达到上述目的，提供了一种应用于航空摄影测量教学的控制系统，包括沙盘模型、无人机、遥控器和服务器，所述遥控器和服务器均与无人机远程通信连接，所述服务器包括以下模块：
[0005]参数采集模块：用于接收操作者根据沙盘模型选择的航测区域；还用于获取操作者对于无人机的设置参数，所述设置参数包括航向重叠度、旁向重叠度和航高；
[0006]航线规划模块：用于根据航测区域、航向重叠度、旁向重叠度和航高规划无人机的计划航线；
[0007]航线分析模块：用于获取无人机的实时坐标数据，并根据实时坐标数据分析操作者对于无人机的实际操控航线；
[0008]完成度分析模块：用于将计划航线与实际操控航线进行对比分析，分析操作者通过遥控器控制无人机在航行过程中的实时操作完成度，所述实时操作完成度包括实时航向重叠完成度、实时旁向重叠完成度和实时航高保持完成度。
[0009]原理及优点：
[0010]1.沙盘模型和无人机的设置，一方面沙盘模型能够模拟真实的外部环境，结合无人机的使用能够提高航空摄影测量教学效果。另一即使无人机失控炸机，也能够轻松找到，并不会存在丢失的风险，极大地降低了设备成本，而且也避免了室外伤人的风险。
[0011]2.遥控器和服务器的设置，遥控器便于操作者实际操作无人机，从而实现航空摄
影测量的学习，而服务器也可以控制无人机，使得无人机能够进行程序化精确运行。本方案对于遥控器和服务器的设置关系，类似于现有汽车中的无人驾驶和手动驾驶，无人驾驶不会脱离手动驾驶。因此同理，手动操作是根本，通过沙盘模型、无人机和遥控器可以锻炼提高操作者的航空摄影测量能力。
[0012]3.参数采集模块和航线规划模块的设置，操作者可以自由选择航测区域以及无人机的设置参数，以方便实现针对性的训练。其中航线规划模块会事先规划好航线，得到计划航线，方便操作者根据计划航线控制无人机，目标明确，更容易上手。
[0013]4.航线分析模块和完成度分析模块的设置，通过航线分析模块可以获取实时坐标数据，再通过将各个实时坐标数据的坐标进行连线，就能方便地得到实际操控航线。由于计划航线已经事先设定好，因此完成度分析模块通过将计划航线与实际操控航线进行对比分析，可清楚地了解操作者操作得怎样，最后会通过实时操作完成度的数据来量化分析操作者的操作情况，使得操作者更明确自己的操作水平，从而便于提高对于操作者的教学效果。
[0014]进一步，所述无人机上设有水平测距仪和竖直测距仪，所述沙盘模型边角处设有用于将水平测距仪发射的水平测距信号反射回去的定位杆，所述沙盘模型上方设有用于将竖直测距仪发射的竖直测距信号反射回去的反射板。
[0015]通过水平测距仪与定位杆、竖直测距仪与反射板的搭配设置，便于精确获取无人机在沙盘模型中的空间位置，从而保证航空摄影测量教学效果。
[0016]进一步，所述服务器还包括：
[0017]水平定位模块：用于通过定位杆反射回去的水平测距信号，测量定位杆与无人机的水平距离，还用于通过若干定位杆与无人机之间的水平距离，计算无人机的水面坐标信息；
[0018]竖直测距模块：用于通过反射板反射回去的竖直测距信号，测量反射板与无人机的竖直距离，还用于通过反射板的设置高度与竖直距离，计算无人机的实际航行高度；
[0019]实时坐标分析模块：用于根据无人机的水面坐标信息和实际航行高度分析无人机的实时坐标数据。
[0020]通过水平定位模块可以精确计算无人机的水面坐标信息，而通过竖直测距模块可以精确无人机在沙盘模型上方的实际航行高度。最后由实时坐标分析模块分析无人机在三维空间中的实时坐标数据，一方面便于无人机的精准控制以及后续的控制数据，另一方面避免无人机脱离沙盘模型，从而保障室内人员的安全。
[0021]进一步，所述服务器对于无人机的控制优先级高于遥控器，所述服务器还包括以下模块：
[0022]安全保障模块：用于根据无人机的水面坐标信息分析判断无人机是否飞离沙盘模型，若判断为飞离沙盘模型，控制无人机自动悬停或降落。
[0023]服务器对于无人机的控制优先级高于遥控器，以及安全保障模块的设置，可以在无人机飞离沙盘模型时，由服务器接管对无人机的控制，避免无人机飞离沙盘模型时操作人员误操作，威胁室内人员的人身安全。
[0024]进一步，还包括显示器，所述服务器还包括：
[0025]数据处理模块：用于根据实际操控航线分析无人机实际飞行的实时航向重叠度、实时旁向重叠度和实时航高，并根据实际操控航线、实时航向重叠度、实时旁向重叠度和实
时航高生成3D动画模型视频，且通过显示器进行播放；
[0026]教学指导模块：用于在播放3D动画模型视频时，根据实时操作完成度进行操作评价和操作指导。
[0027]数据处理模块可以将实际操控航线、实时航向重叠度、实时旁向重叠度和实时航高等数据生成3D动画模型视频，便于展示出操作者对于无人机的控制数据，以便于后续的指导分析。而教学指导模块会根据实时操作完成度来进行操作评价和操作指导。
[0028]进一步，所述服务器还包括：
[0029]单向摄影模块：用于控制无人机上的摄像头竖直向下进行2D拍摄；
[0030]多向摄影模块：用于控制无人机上的摄像头在五个方向上进行3D拍摄，所述方向包括竖直向下，以及向东、西、南、北四向倾斜设定角度。
[0031]单向摄影模块和多向摄影模块能够实现对无人机摄像头的控制，从而便于实现2D测量或3D测量。
[0032]本专利技术的目的之二在于提供一种应用于航空摄影测量教学的控制方法，上述系统应用了本方法，具体包括以下步骤：
[0033]参数采集步骤：接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.应用于航空摄影测量教学的控制系统，其特征在于：包括沙盘模型、无人机、遥控器和服务器，所述遥控器和服务器均与无人机远程通信连接，所述服务器包括以下模块：参数采集模块：用于接收操作者根据沙盘模型选择的航测区域；还用于获取操作者对于无人机的设置参数，所述设置参数包括航向重叠度、旁向重叠度和航高；航线规划模块：用于根据航测区域、航向重叠度、旁向重叠度和航高规划无人机的计划航线；航线分析模块：用于获取无人机的实时坐标数据，并根据实时坐标数据分析操作者对于无人机的实际操控航线；完成度分析模块：用于将计划航线与实际操控航线进行对比分析，分析操作者通过遥控器控制无人机在航行过程中的实时操作完成度，所述实时操作完成度包括实时航向重叠完成度、实时旁向重叠完成度和实时航高保持完成度。2.根据权利要求1所述的应用于航空摄影测量教学的控制系统，其特征在于：所述无人机上设有水平测距仪和竖直测距仪，所述沙盘模型边角处设有用于将水平测距仪发射的水平测距信号反射回去的定位杆，所述沙盘模型上方设有用于将竖直测距仪发射的竖直测距信号反射回去的反射板。3.根据权利要求2所述的应用于航空摄影测量教学的控制系统，其特征在于：所述服务器还包括：水平定位模块：用于通过定位杆反射回去的水平测距信号，测量定位杆与无人机的水平距离，还用于通过若干定位杆与无人机之间的水平距离，计算无人机的水面坐标信息；竖直测距模块：用于通过反射板反射回去的竖直测距信号，测量反射板与无人机的竖直距离，还用于通过反射板的设置高度与竖直距离，计算无人机的实际航行高度；实时坐标分析模块：用于根据无人机的水面坐标信息和实际航行高度分析无人机的实时坐标数据。4.根据权利要求3所述的应用于航空摄影测量教学的控制系统，其特征在于：所述服务器对于无人机的控制优先级高于遥控器，所述服务器还包括以下模块：安全保障模块：用于根据无人机的水面坐标信息分析判断无人机是否飞离沙盘模型，若判断为飞离沙盘模型，控制无人机自动悬停或降落。5.根据权利要求4所述的应用于航空摄影测量教学的控制系统，其特征在于：还包括显示器，所述服务器还包括：数据处理模块：用于根据实际操控航线分析无人机实际飞行的实时航向重叠度、实时旁向重叠度和实时航高，并根据实际操控航线、实时航向重叠度、实时旁向重叠度和实时航高生成3D动画模型视频，且通过显示器进行播放；教学指导模块：用于在播放3D动画模型视频时，根...
【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，赵军，田宇，田茂生，张晓慧，张立红，李爽，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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