基于城市道路景观设计的无人机勘测装置及勘测方法

技术领域

本发明涉及城市道路勘探技术领域，具体为基于城市道路景观设计的无人机勘测装置及勘测方法。

背景技术

在城市景观设计中，道路作为很重要的一部分，因为道路介于城市景观中，起着协调、平衡的作用。在道路景观的设计过程中尤其要注意保护、改造旧景观，协调、开发、营造新的景观，打造良好的景观形象与视觉效果。城市如若拥有良好的道路景观则有利于各种资源、景观的可持续性发展。

道路承载的是城市交通职责，因此，城市道路景观设计中最基本、最重要的原则也就是确保道路畅通与安全。但目前城市环境保护政策的实施，导致出现为了城市绿化而影响交通正常运行的问题。因此，绿植的种植一定要注意适度与位置，不要阻碍交通，另外，绿植的建设切不能触发及影响道路安全设施，也就是说对于道路的标线、箭头等不能有所遮掩，也不能遮挡道路监控系统与消防系统，合理设计绿色植物与绿化带，确保道路发挥最大的交通功能。

在新建或改建道路时，可以与道路同步进行绿化施工，这样可以节省时间和成本，也可以避免对已建成的道路造成破坏。

无人机勘测是一种利用无人机搭载的高清摄像机或者相机自动收集道路情况信息，利用图传系统传输拍摄的视频信号或者图片信号，利用飞控系统实施自主飞行，实现智能监控的技术。无人机勘测可以快速、高效、低成本地获取高精度、高分辨率的影像数据，为城市道路的规划、设计、建设、维护和管理提供强有力的支持。

利用无人机在所规划道路进行勘测所获得的影响作为道路施工的基础，同时，根据所能够实现的宽度区域来进行道路景观的规划。

现有的无人机只能够通过其所安装的摄像头对道路情况信息进行采集，无人机所采集的影响数据以及道路情况信息进行道路景观的设计，缺少在实际路面进行不同尺寸规格的道路景观占用面积以及对周边范围所产生的影响，因此，通过现有的无人机进行道路采集时，位于转角位置的景观在所采集的道路情况信息中并不能够进行实体面积的投影模拟。

发明内容

本发明的目的之一在于提供基于城市道路景观设计的无人机勘测装置及勘测方法，通过投影的方式在道路铺设位置进行实际道路景观施工区域的投影规划，依照道路景观施工区域为中心进行去除景观施工区域道路实际规格的测量，达到模拟景观占地的效果。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于城市道路景观设计的无人机勘测装置，包括：

机体，其底部配置起落架；

拓展翼，位于机体螺旋桨外侧且能够伸缩调整长度，机体下部设置可转动的旋转台，旋转台可转动安装于机体下部，机体底部配置驱动旋转台的伺服电机，伺服电机带动旋转台转动，拓展翼内侧设置检测端；

调整组件，安装于旋转台内侧并与拓展翼的延伸角度一致，调整组件延伸至拓展翼内侧，拓展翼与调整组件同步延伸，调整组件下部配置投影组件，旋转台下部以及机体下部均配置用于图像采集的采集组件；

投影组件包括投射弧形激光的弧形激光发射器以及投射直线激光的直线激光发射器，弧形激光发射器与直线激光发射器组合形成景观所占用区域，弧形激光发射器以及直线激光发射器配合机体高度实现对景观所占用区域面积的勘测。

在本发明一或多个实施方式中，上述的拓展臂包括：

延展臂，位于机体螺旋桨下部并收纳在机体内侧，延展臂延伸至机体内部的一段配置插杆，插杆延伸至机体内部，插杆形成对延展臂延展的定位；

滑移电磁板，固定于机体内部，滑移电磁板的两端分别设置定位磁块以及反向电磁板，定位磁块固定于延展臂内侧，反向电磁板可滑移套设于插杆背离延展臂的一端；

压缩弹簧，套设于插杆外侧形成对反向电磁板的支撑。

在本发明一或多个实施方式中，上述的拓展臂还包括：

控制板，位于延展臂下部机体内侧，控制板内侧设置控制电磁板，控制板形成柱形凸起延伸至机体内部并通过扭簧形成控制板与机体之间的连接；

控制板被扭簧支撑呈倾斜状。

在本发明一或多个实施方式中，上述的调整组件包括：

滑架，可滑动插入旋转台内部，滑架与延展臂的延伸方向一致，滑架延展至旋转台外侧的一端配置调节架，调节架可摆动安装于滑架内侧；

连接头，位于调节架外侧并延伸至滑架内部，调节架围绕连接头转动；

挤压腔，开设于滑架内，挤压腔内部配置挤压头，挤压头运动形成对挤压腔的挤压，挤压腔的一端配置连通挤压腔的滑道，滑道内部配置密封板贴合滑槽外表面；

牵拉绳，设置于密封板与调节架之间形成对调节架的牵拉。

在本发明一或多个实施方式中，上述的调整组件还包括：

姿态传感器，固定于调节架内部并检测调节架的倾斜角度；

驱动装置，固定于旋转台内部，驱动装置外侧套设凸轮，凸轮形成对挤压头的挤压；

导槽，开设于滑架内，导槽内部配置可滑动的滑块，滑块贴合导槽，滑块延伸至导槽外侧的一端设置导向孔，牵拉绳穿过导向孔，导向孔形成对牵拉绳的支撑；

电磁块，固定于导槽内壁，依靠电磁力形成对滑块的牵拉。

在本发明一或多个实施方式中，上述的调整组件还包括：

弧形槽，开设于延展臂下部，弧形槽内部配置弧形块，弧形块延伸至弧形槽内部并接触弧形块，弧形块内侧嵌有滚珠，滚珠相对于弧形块转动，且滚珠贴合弧形槽内壁。

在本发明一或多个实施方式中，上述的弧形槽限制弧形块的摆动角度，伺服电机带动旋转台转动调整滑架的位置。

在本发明一或多个实施方式中，上述的投影组件包括：

安装架，安装于调节架内部，弧形激光发射器以及直线激光发射器均安装于位于朝向延展臂延伸的安装架内部；

相位式激光测距传感器，固定于旋转台内侧，无人机悬停状态下相位式激光测距传感器垂直于地面；

激光发射器组件，安装在位于机体中部所设置滑架内部；

采集组件包括：

图像采集摄像头，安装于机体下部，图像采集摄像头倾斜设置；

广角摄像头，安装于旋转台底部，并垂直于地面；

激光识别摄像头，安装于广角摄像头的一侧，用于采集激光形状。

在本发明一或多个实施方式中，上述的检测端包括：

检测头，安装于延展臂内侧，检测头对应位置设置反射板，检测头垂直朝向反射板；

接收端，位于检测头射向反射板的一端。

本发明还提供城市道路景观设计勘测方法，用于上述的无人机勘测装置，包括以下步骤：

步骤一：规划勘测路径，依照所需勘测道路规划无人机的运动勘测路线；

步骤二：景观规格规划，在所需进行景观建设的区域悬停，通过调整组件调整投影组件的角度来进行景观建设区域的调整；

步骤三：景观规格测量，根据无人机的高度以及投影组件的投射角度来进行景观详细尺寸以及道路尺寸的计算；

步骤四：规划景观规格，通过改变景观覆盖面积获得最佳景观建设区域面积。

本发明提供了基于城市道路景观设计的无人机勘测装置及勘测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、本发明在对道路信息进行采集时，通过对图像的采集以及在能够进行激光投影的投影组件，能够在对图像进行采集的过程中通过模拟景观规格投影在地面，并计算在景观模拟下道路的尺寸规格，能够计算在某种规格下景观对道路的影响。

2、本发明利用能够在使用过程中进行角度调节的投影组件，利用投影组件的角度不同来进行景观规格的调整，利用投影组件的角度不同来实现对角度位置的调整，而利用直线激光和曲线激光的配合能够形成不同景观规格的组合，应用在道路的不同位置。

3、本发明通过配置能够对投影组件角度进行控制的调整组件，在使用时能够通过控制激光的发射角度以及无人机现有的高度来计算激光所规划的景观规格尺寸，从而通过激光角度的不同进行景观的规划，从而进行道路中实际道路干扰区域的计算。

4、本发明在进行激光投影的调整时，利用拓展翼能够由机体向外延伸，使激光的发射位置改变，从而能够根据激光发射延伸的长度位置，改变激光位置的变化进行景观尺寸的调整，在进行图像采集后能够更加精准计算道路的尺寸规格。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的仰视图；

图3为本发明的机体仰视图；

图4为本发明的拓展臂示意图；

图5为本发明的拓展臂拆解图；

图6为本发明的延展臂示意图；

图7为本发明的控制板示意图；

图8为本发明的滑架示意图；

图9为本发明的滑架剖视图；

图10为本发明的滑架内部结构示意图；

图11为本发明的调节架内侧结构爆炸图；

图12为本发明的滑块结构示意图；

图13为本发明的姿态传感器示意图。

图中：100机体、200拓展翼、300投影组件、400调整组件、500采集组件、600起落架、700旋转台、800伺服电机、900检测端；

201延展臂、202滑移电磁板、203定位磁块、204控制板、205扭簧、206控制电磁板、207插杆、208反向电磁板、209压缩弹簧；

301弧形激光发射器、302直线激光发射器、303相位式激光测距传感器、304激光发射组件、305安装架；

401姿态传感器、402调节架、403连接头、404驱动装置、405滑架、406挤压腔、407滑道、408密封板、409牵拉绳、410滑块、411导向孔、412电磁块、413滚珠、414导槽、415凸轮、416弧形槽、417弧形块、418挤压头；

501图像采集摄像头、502广角摄像头、503激光识别摄像头；

901检测头、902反射板、903接收端。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之，而在所有附图中，相同的标号将用于表示相同或相似的元件。且若实施上为可能，不同实施例的特征是可以交互应用。

除非另有定义，本文所使用的所有词汇（包括技术和科学术语）具有其通常的意涵，其意涵能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意涵。

请参阅图1-13，本发明提供基于城市道路景观设计的无人机勘测装置，能够在道路上利用激光的形状来进行景观规格的规划，再通过对景观的规划之后能够以景观为中心进行周围道路宽度数据的检测，能够进行实际道路尺寸检测判断，包括：

机体100，其底部配置起落架600；

拓展翼200，位于机体100螺旋桨外侧且能够伸缩调整长度，机体100下部设置可转动的旋转台700，旋转台700可转动安装于机体100下部，机体100底部配置驱动旋转台700的伺服电机800，伺服电机800带动旋转台700转动，拓展翼200内侧设置检测端900；

调整组件400，安装于旋转台700内侧并与拓展翼200的延伸角度一致，调整组件400延伸至拓展翼200内侧，拓展翼200与调整组件400同步延伸，调整组件400下部配置投影组件300，旋转台700下部以及机体100下部均配置用于图像采集的采集组件500；

投影组件300包括投射弧形激光的弧形激光发射器301以及投射直线激光的直线激光发射器302，弧形激光发射器301与直线激光发射器302组合形成景观所占用区域，弧形激光发射器301以及直线激光发射器302配合机体100高度实现对景观所占用区域面积的勘测。

在本实施例中，通过弧形激光发射器301以及直线激光发射器302的配合，能够在无人机进行勘测的过程中，进行景观所占用区域的规划，同步的利用无人机的高度位置以及激光发射器的角度位置进行景观占用面积的勘测。

景观所占用区域以及景观在建设之后所产生的影响区域能够根据激光发射器的角度来进行调整，根据激光发射器的角度来测量景观位置以及到达路边位置的距离，根据激光的发射角度位置能够精确的检测到道路的宽度尺寸，从而能够确保在景观在施工后不会影响到正常通行，降低测量误差。

在一种实施例中，拓展臂包括：

延展臂201，位于机体100螺旋桨下部并收纳在机体100内侧，延展臂201延伸至机体100内部的一段配置插杆207，插杆207延伸至机体100内部，插杆207形成对延展臂201延展的定位；

滑移电磁板202，固定于机体100内部，滑移电磁板202的两端分别设置定位磁块203以及反向电磁板208，定位磁块203固定于延展臂201内侧，反向电磁板208可滑移套设于插杆207背离延展臂201的一段；

压缩弹簧209，套设于插杆207外侧形成对反向电磁板208的支撑。

在本实施例中，延展臂201的设置能够向外延伸，延伸机体100的长度，通过滑移电磁板202配合定位磁块203以及反向电磁板208的设置能够进行配合，利用磁力来推动延展臂201进行延展长度的变化，使延展臂201能够改变位置。

其中，在使用的过程中，压缩弹簧209形成对反向电磁板208的支撑能够配合滑移电磁板202来驱动延展臂201收回，滑移电磁板202排斥方向电磁板，使反向电磁板208支撑延展臂201，使延展臂201能够回缩，在滑移电磁铁推动定位磁块203时，能够将延展臂201向外推出。

在一种实施例中，拓展臂还包括：

控制板204，位于延展臂201下部机体100内侧，控制板204内侧设置控制电磁板206，控制板204形成柱形凸起延伸至机体100内部并通过扭簧205形成控制板204与机体100之间的连接；

控制板204被扭簧205支撑呈倾斜状。

在本实施例中，通过设置呈倾斜状的控制板204，在使用时能够利用控制板204倾斜而通过控制电磁板206来推动定位磁块203，使延展臂201能够向外伸出，而利用扭簧205的设置，在延展臂201向内收缩时，也能够压制控制板204，使控制板204能够收纳在机体100内部。

在一种实施例中， 调整组件400包括：

滑架405，可滑动插入旋转台700内部，滑架405与延展臂201的延伸方向一致，滑架405延展至旋转台700外侧的一段配置调节架402，调节架402可摆动安装于滑架405内侧；

连接头403，位于调节架402外侧并延伸至滑架405内部，调节架402围绕连接头403转动；

挤压腔406，开设于滑架405内，挤压腔406内部配置挤压头418，挤压头418运动形成对挤压腔406的挤压，挤压腔406的一端配置连通挤压腔406的滑道407，滑道407内部配置密封板408贴合滑槽外表面；

牵拉绳409，设置于密封板408与调节架402之间形成对调节架402的牵拉。

在本实施例中，利用滑架405的伸缩能够在使用的过程中跟随延展臂201的长度进行伸缩，而利用对滑架405内部挤压腔406的挤压，能够推动密封板408运动来改变牵拉绳409的位置进行调节架402位置的调整，而在利用牵拉绳409来牵拉改变调节架402的角度位置时，能够改变激光发射角度，从而能够改变投影在路面的尺寸。

在一种实施例中，调整组件400还包括：

姿态传感器401，固定于调节架402内部并检测调节架402的倾斜角度；

驱动装置404，固定于旋转台700内部，驱动装置404外侧套设凸轮415，凸轮415形成对挤压头418的挤压；

导槽414，开设于滑架405内，导槽414内部配置可滑动的滑块410，滑块410贴合导槽414，滑块410延伸至导槽414外侧的一端设置导向孔411，牵拉绳409穿过导向孔411，导向孔411形成对牵拉绳409的支撑；

电磁块412，固定于导槽414内壁，依靠电磁力形成对滑块410的牵拉。

在本实施例中，通过滑块410滑动改变能够调整牵拉绳409的牵拉力，从而根据不同的牵拉位置能够改变调节架402的初始角度位置，在牵拉绳409的牵拉位置被滑块410调整之后能够利用凸轮415转动对挤压头418的挤压从而改变调节架402的角度，在进行调整的过程中调节架402能够获得更大的摆动角度。

其中，电磁块412通电对滑块410的高度位置进行调整，两个滑块410的角度在变化后能够进行牵拉绳409牵拉角度位置的调整。

在一种实施例中，调整组件400还包括：

弧形槽416，开设于延展臂201下部，弧形槽416内部配置弧形块417，弧形块417延伸至弧形槽416内部并接触弧形块417，弧形块417内侧嵌有滚珠413，滚珠413相对于弧形块417转动，且滚珠413贴合弧形槽416内壁。

在一种实施例中，弧形槽416的设置能够限制弧形块417的摆动距离，弧形槽416限制弧形块417的摆动角度，而由于旋转台700的设置，在伺服电机800带动旋转台700转动之后调整滑架405的位置，投影组件300部分安装于安装架305内侧，在旋转台700转动后能够带动投影组件300的角度位置改变，从而改变位于地面的投影。

其中，为了减少弧形块417在转动过程中产生的摩擦力，滚珠413能够减少弧形块417在转动过程中与弧形槽416的密封。

在一种实施例中，投影组件300包括：

安装架305，安装于调节架402内部，弧形激光发射器301以及直线激光发射器302均安装于位于朝向延展臂201延伸的安装架305内部；

相位式激光测距传感器303，固定于旋转台700内侧，无人机悬停状态下相位式激光测距传感器303垂直于地面；

激光发射器组件，安装在位于机体100中部所设置滑架405内部；

采集组件500包括：

图像采集摄像头501，安装于机体100下部，图像采集摄像头501倾斜设置；

广角摄像头502，安装于旋转台700底部，并垂直于地面；

激光识别摄像头503，安装于广角摄像头502的一侧，用于采集激光形状。

在本实施例中，滑架405在进行延伸的过程中能够整体带动安装架305的位置移动，使弧形激光发射器301以及直线激光发射器302改变角度位置，从而能够改变使用过程中改变投射角度，而激光发射组件304在摆动改变之后能够调整激光发射器延展角度，即能够利用激光发射组件304延伸至道路边缘位置，经过相位式激光测距传感器303垂直于地面的高度以及激光发射组件304、弧形激光发射器301以及直线激光发射器302形成三角延伸，利用无人机的高度、激光发射的角度，形成对道路位置的规格的检测。

通过设置图像采集摄像头501进行道路图像的采集，利用广角摄像头502形成对无人机底部的检测，依照景观投影点作为基点向外延伸，从而能够依据景观投影点进行周围道路规格尺寸的数据采集。

在一种实施例中，检测端900包括：

检测头901，安装于延展臂201内侧，检测头901对应位置设置反射板902，检测头901垂直朝向反射板902；

接收端903，位于检测头901射向反射板902的一端。

在本实施例中，探测头为探测延展臂201的延伸长度，在延展臂201向外延伸之后能够通过检测头901发射信号后经过反射板902反射，接收端903接收后能够探测延展臂201的延伸距离。

本发明实施例还提供城市道路景观设计勘测方法，用于上述的无人机勘测装置，包括以下步骤：

步骤一：规划勘测路径，依照所需勘测道路规划无人机的运动勘测路线；

步骤二：景观规格规划，在所需进行景观建设的区域悬停，通过调整组件400调整投影组件300的角度来进行景观建设区域的调整；

步骤三：景观规格测量，根据无人机的高度以及投影组件300的投射角度来进行景观详细尺寸以及道路尺寸的计算；

步骤四：规划景观规格，通过改变景观覆盖面积获得最佳景观建设区域面积。

综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：

1、本发明在对道路信息进行采集时，通过对图像的采集以及在能够进行激光投影的投影组件300，能够在对图像进行采集的过程中通过模拟景观规格投影在地面，并计算在景观模拟下道路的尺寸规格，能够计算在某种规格下景观对道路的影响。

2、本发明利用能够在使用过程中进行角度调节的投影组件300，利用投影组件300的角度不同来进行景观规格的调整，利用投影组件300的角度不同来实现对角度位置的调整，而利用直线激光和曲线激光的配合能够形成不同景观规格的组合，应用在道路的不同位置。

3、本发明通过配置能够对投影组件300角度进行控制的调整组件400，在使用时能够通过控制激光的发射角度以及无人机现有的高度来计算激光所规划的景观规格尺寸，从而通过激光角度的不同进行景观的规划，从而进行道路中实际道路干扰区域的计算。

4、本发明在进行激光投影的调整时，利用拓展翼200能够由机体100向外延伸，使激光的发射位置改变，从而能够根据激光发射延伸的长度位置，改变激光位置的变化进行景观尺寸的调整，在进行图像采集后能够更加精准计算道路的尺寸规格。

虽然结合以上实施方式公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。