[發(fā)明專利]一種無人機雙云臺相機及其工作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010894040.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111924101A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 高英杰;葉全意;陳寧;洪劍方
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學院
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D47/08
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐博

1.一種無人機雙云臺相機，其特征在于，包括無人機機體，所述無人機的機體上設有第一云臺和第二云臺，所述第一云臺上設有A相機，所述的A相機用于通過內(nèi)置熱紅外或光譜算法高效識別可疑目標，所述第二云臺上設有可見光相機。

2.一種無人機雙云臺相機的工作方法，應用權(quán)利要求1所述的無人機雙云臺相機，其特征在于，包括以下步驟：

獲取A相機拍照點的經(jīng)緯度并轉(zhuǎn)換為UTM坐標；

根據(jù)A相機拍照點的UTM坐標計算得出可疑目標位置的UTM坐標；

根據(jù)A相機拍照點和可疑目標位置的UTM坐標計算在飛機懸停點時第二云臺的俯仰角和方位角，然后對可疑目標位置進行高分RGB拍攝。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機雙云臺相機的工作方法，其特征在于，所述根據(jù)A相機拍照點的UTM坐標計算得出可疑目標位置的UTM坐標具體包括以下步驟：

設A相機拍照點的UTM坐標為(X_A,Y_A)，以飛機飛行方向為y軸，垂直于飛機飛行的方向為x軸，A相機拍照點為原點建立坐標系xAy；

以正北為y’軸，正東為x’軸，建立坐標系x’Ay’,計算可疑目標位置在x’Ay’中的坐標，計算公式為：

x’_B＝(n-640)*d*cosθ₁+(m-480)*d*sinθ₁；

y’_B＝(m-480)*d*cosθ₁-(n-640)*d*sinθ₁；

其中，θ₁為A相機拍照點對應的航向角，正北為0°，范圍為0°～360°，順時針為正方向，m，n分別為可疑目標位置在坐標系xAy的柵格行坐標和柵格列坐標，d為空間分辨率；

計算可疑目標位置的UTM坐標，計算公式為：

X_B＝X_A+x’_B；

Y_B＝Y(jié)_A+y’_B。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機雙云臺相機的工作方法，其特征在于，根據(jù)A相機拍照點和可疑目標位置的UTM坐標計算在飛機懸停點時第二云臺的俯仰角包括以下步驟：

記可疑目標位置為B點，無人機懸停點為D點，無人機懸停點的星下點為C點，無人機懸停點對應的航向角為θ₂，C點的UTM坐標(X_C，Y_C)；

以C點為原點，正北為Y軸，正東為X軸，建立坐標系XCY，得到可疑目標位置在XCY下的坐標為X’_B＝X_B-X_C，Y’_B＝Y(jié)_B-Y_C；無人機懸停點D點在坐標系XCY下的坐標為(0，0，h_D)，h_D為高度；

定義無人機懸停點到可疑目標位置之間的向量為(X_B-X_C，Y_B-Y_C，-h_D)，定義無人機懸停點到星下點的向量為(0，0，-h_D)；則第二云臺的俯仰角α為向量與的夾角；

計算第二云臺的俯仰角α，計算公式為：

其中，α的取值范圍為0°～90°；

定義可見光相機的俯仰角定義為水平時為0°，向上旋轉(zhuǎn)為正，向下旋轉(zhuǎn)為負，得到第二云臺的俯仰角Pitch＝α-90°，其中，Pitch的角度范圍為-90°～0°。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無人機雙云臺相機的工作方法，其特征在于，根據(jù)A相機拍照點和可疑目標位置的UTM坐標計算在飛機懸停點時第二云臺的方位角包括以下步驟：

定義星下點到可疑目標位置之間的向量則與正北方向的夾角β的余弦為：

其中，β的取值范圍為0°-180°；

定義第二云臺方位角為朝向機身正前方方向時為0°，順時針旋轉(zhuǎn)為正，逆時針旋轉(zhuǎn)為負；以正北方向為0°，順時針旋轉(zhuǎn)為正建立方位角坐標系，得到向量與正北方向的夾角β′在方位角坐標系下的表達式：

(X_B-X_C)≥0時，β’＝β

(X_B-X_C)0時，β’＝360-β

其中，β’的取值范圍為0°-360°；

計算第二云臺的方位角，計算公式為：

Yaw＝β’-θ₂

其中，Yaw的取值范圍為0°-360°。