一种基于多光谱的湿地保护监测无人机

1.本实用新型涉及到环境监测装置技术领域，具体涉及到一种基于多光谱的湿地保护监测无人机。


背景技术：

2.多光谱广泛应用于农业、林业等多个领域，为农林工作者带来极大的便利，多光谱相机遥感成像技术使用蓝色、绿色、红色、红边和近红外波段捕获作物和植被的可见和不可见的图像。多光谱仪成像产生的数据具有以下作用：(1)识别有害生物，疾病和杂草，通过早期检测优化农药使用和作物喷雾，提供有关土壤肥力的数据，并通过检测营养缺乏来优化施肥，确认是否进行生产或转产作物等，有效帮助土地管理；(2)计算农作物并确定作物数量或种植间距问题，估计作物产量；(3)测量灌溉，通过识别怀疑水分胁迫的地区来控制作物灌溉。根据多光谱数据进行土地改良，如安装排水系统和水路；(4)提供植被郁闭度，覆盖率及生长健康状况，根据多光谱数据对植被进行针对性休整、病虫害防治、农药喷洒。
3.将多光谱仪搭配或者集成安装在无人机上，能够利用无人机在空中灵活的飞行能力，为这些监测数据的采集提供有利帮助。如中国实用新型专利(公开号：cn204154389u)公开了一种低空微型无人机载多光谱成像系统，包括旋翼式无人飞机和多通道光谱成像系统，旋翼式无人飞机的旋翼通过支架安装于机身的四周，多通道光谱成像系统通过挂载器搭载于机身的下方；该系统利用无人机搭载多通道光谱仪成像系统能够很方便的采集监测数据，但是这种直接挂设的多光谱仪，不方便在无人机下做各种姿态的调整，在空中的位姿调整主要依靠无人机位姿的改变而改变，不能够独立灵活的调整空中姿态；而且这种安装方式在无人机起降过程中光谱仪壳体可能会触碰地面。如果使用有支撑脚的无人机进行搭载，并将多光谱仪挂设在在无人机的支撑脚之间，多个支撑脚又会对多光谱仪的视角产生少许遮挡。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于多光谱的湿地保护监测无人机。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种基于多光谱的湿地保护监测无人机，包括机体，所述机体上设有若干旋翼，所述机体下方设有一对起降支撑架，所述机体下方还安装有用于监测的多光谱仪，所述机体的下方设有电动推杆，所述电动推杆的末端连接有中继盒，所述中继盒内设有旋转组件，所述旋转组件的旋转轴伸出所述中继盒并连接有“n”形的安装板，所述安装板通过俯仰组件连接所述多光谱仪；所述机体的下方还设有被动式导向组件，所述被动式导向组件包括与所述机体连接的导向管，所述导向管内套设连接有“l”形的连接杆，所述连接杆的水平端部连接所述中继盒。
7.本基于多光谱的湿地保护监测无人机通过在无人机上集成多光谱仪，能够对植物
进行识别，尤其是针对环境指示物种的识别，能够应用于湿度监测或者湿地修复的工作环境中；通过上述技术方案，能够提升所述多光谱仪的灵活性和稳定性，有利于获取多角度、大范围和稳定性高的监测信息，能够避免无人机对多光谱仪的遮挡影响。
8.所述电动推杆的设置，能够调整所述多光谱仪的高度位置，在起降时，所述多光谱仪位于一对所述起降支撑架之间，不影响所述起降支撑架的支撑，当无人机飞到空中后，所述电动推杆能够向下推送所述多光谱仪，使所述多光谱仪位于所述起降支撑架的下方，这样在进行360旋转监测环境信息时，不会受到所述起降支撑架的影响，视野完全无遮挡。
9.所述中继盒的设置，方便设置所述旋转组件，并转动连接所述安装板，通过所述旋转组件驱动所述安装板带动所述多光谱仪旋转，所述安装板上的俯仰组件控制所述多光谱仪的俯仰动作，通过这些升降、旋转和俯仰的控制，能够增强所述多光谱仪的灵活性和监测范围。
10.所述被动式导向组件的设置，一方面起到导向作用，能够跟随所述电动推杆做升降往复运动，另一方面能够连接所述中继盒，提高其连接强度和移动稳定性；而且所述导向管和所述连接杆的设置不影响所述多光谱仪的旋转操作。
11.进一步的，所述机体与所述导向管连接处设有走线孔，所述连接杆为中空杆并且一端与所述中继盒连通、另一端与所述导向管连通。
12.采用中空的结构设置，使得所述被动式导向组件还具有引线和布线的作用，操作方便简单，避免线缆外露。
13.进一步的，所述导向管和所述连接杆的横截面均为圆形或者方形，所述连接杆位于所述导向管内的端部还设有限位环，所述限位环起到端部限位作用，避免所述连接杆脱离所述导向管。
14.进一步的，所述连接杆的两侧对称的设置楔形凸起，所述导向管的内壁分别设有与所述楔形凸起相配合的燕尾形槽，使其移动的方向性和稳定性更好；所述导向管和所述连接杆的内壁分别设有若干一一对应的走线槽，方便线缆的设置。
15.进一步的，所述旋转组件包括安装在所述中继盒内的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端通过传动齿轮啮合连接所述旋转轴上的齿环；所述旋转轴与所述中继盒之间设有旋转轴承，所述旋转轴上还设有用于限位的轴肩。
16.所述第一驱动电机驱动所述传动齿轮旋转，以带动所述旋转轴旋转，从而能够控制所述多光谱仪的360
°
旋转。
17.进一步的，所述中继盒内还设有外用电源，所述外用电源的设置，可以单独为所述旋转组件和所述俯仰组件进行供电，这样能够降低所述机体内主电源的用电负担。
18.进一步的，所述安装板包括水平板，以及对称设置在所述水平板两端的竖向板，所述俯仰组件包括一对俯仰转轴，所述俯仰转轴转动连接所述多光谱仪和所述竖向板，至少一个所述竖向板内设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端通过传动件连接并驱动所述俯仰转轴。
19.进一步的，所述电动推杆在最大行程位置时，所述多光谱仪的位置低于所述起降支撑架的底部位置；所述被动式导向组件的行程不短于所述电动推杆的行程，所述导向管平行于所述电动推杆设置。
20.所述电动推杆具有电动执行器以控制推杆伸出的长度，所述电动推杆还可以使用
其他电动或者气动伸缩件；所述电动推杆、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机还可以与所述机体内的控制器电连接，以便地面操作人员利用无人机的操作系统和控制器来控制这些部件的运动。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本基于多光谱的湿地保护监测无人机通过在无人机上集成多光谱仪，能够对植物进行识别，尤其是针对环境指示物种的识别，能够应用于湿度监测或者湿地修复的工作环境中；通过上述技术方案，能够提升所述多光谱仪的灵活性和稳定性，有利于获取多角度、大范围和稳定性高的监测信息，能够避免无人机对多光谱仪的遮挡影响；2、所述电动推杆的设置，能够调整所述多光谱仪的高度位置，在起降时收起所述多光谱，在飞到空中后向下推出所述多光谱仪，使所述多光谱仪在进行360旋转监测环境信息时视野完全无遮挡；3、所述中继盒的设置，方便设置所述旋转组件，并转动连接所述安装板，所述俯仰组件控制所述多光谱仪的俯仰动作，通过这些升降、旋转和俯仰的控制，能够增强所述多光谱仪的灵活性和监测范围；4、所述被动式导向组件的设置，一方面起到导向作用，能够跟随所述电动推杆做升降往复运动，另一方面能够连接所述中继盒，提高其连接强度和移动稳定性。
附图说明
22.图1为本实用新型一种基于多光谱的湿地保护监测无人机的正面结构示意图；
23.图2为本实用新型一种基于多光谱的湿地保护监测无人机的侧面结构示意图二；
24.图3为本实用新型中多光谱仪下行状态示意图；
25.图4为本实用新型中被动式导向组件的局部剖视示意图；
26.图5为本实用新型中继盒内安装的旋转组件的示意图；
27.图6为本实用新型中安装板与俯仰组件连接示意图；
28.图7为本实用新型中被动式导向组件的另一种结构示意图；
29.图中：1、机体；2、旋翼；3、起降支撑架；4、电动推杆；5、中继盒；6、旋转轴；7、安装板；8、多光谱仪；9、俯仰转轴；10、导向管；11、连接杆；12、限位环；13、第一驱动电机；14、传动齿轮；15、外用电源；16、第二驱动电机；17、楔形凸起；18、燕尾形槽；19、走线槽。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.实施例一：
33.如图1～图6所示，一种基于多光谱的湿地保护监测无人机，包括机体1，所述机体1
上设有若干旋翼2，所述机体1下方设有一对起降支撑架3，所述机体1下方还安装有用于监测的多光谱仪8，所述机体1的下方设有电动推杆4，所述电动推杆4的末端连接有中继盒5，所述中继盒5内设有旋转组件，所述旋转组件的旋转轴6伸出所述中继盒并连接有“n”形的安装板7，所述安装板7通过俯仰组件连接所述多光谱仪8；所述机体1的下方还设有被动式导向组件，所述被动式导向组件包括与所述机体1连接的导向管10，所述导向管10内套设连接有“l”形的连接杆11，所述连接杆11的水平端部连接所述中继盒5。
34.本基于多光谱的湿地保护监测无人机通过在无人机上集成多光谱仪8，能够对植物进行识别，尤其是针对环境指示物种的识别，能够应用于湿度监测或者湿地修复的工作环境中，通过监测信息获取指示物种的生长情况，判断湿地的健康状态；通过上述技术方案，能够提升所述多光谱仪8的灵活性和稳定性，有利于获取多角度、大范围和稳定性高的监测信息，能够避免无人机对多光谱仪的遮挡影响。
35.所述电动推杆4的设置，能够调整所述多光谱仪8的相对高度位置，在起降时，所述多光谱仪8位于一对所述起降支撑架3之间，不影响所述起降支撑架3的落地支撑，当无人机飞到空中后，所述电动推杆4能够向下推送所述多光谱仪8，使所述多光谱仪8位于所述起降支撑架3的下方，这样在进行360旋转监测环境信息时，不会受到所述起降支撑架3的影响，视野完全无遮挡。
36.所述中继盒的设置，方便设置所述旋转组件，并转动连接所述安装板7，通过所述旋转组件驱动所述安装板7带动所述多光谱仪8旋转，所述安装板7上的俯仰组件控制所述多光谱仪8的俯仰动作，通过这些升降、旋转和俯仰的控制，能够增强所述多光谱仪8的灵活性和监测范围。
37.所述被动式导向组件的设置，一方面起到导向作用，能够跟随所述电动推杆4做升降往复运动，另一方面能够连接所述中继盒5，提高其连接强度和移动稳定性；而且所述导向管10和所述连接杆11的设置不影响所述多光谱仪8的旋转操作，不遮挡视角。
38.进一步的，所述机体1与所述导向管10连接处设有走线孔，所述连接杆11为中空杆并且一端与所述中继盒连通、另一端与所述导向管连通。
39.采用中空的结构设置，使得所述被动式导向组件还具有引线和布线的作用，操作方便简单，避免线缆外露。
40.进一步的，所述导向管10和所述连接杆11的横截面均为圆形，所述连接杆11位于所述导向管10内的端部还设有限位环12，所述限位环12起到端部限位作用，避免所述连接杆11脱离所述导向管10。
41.进一步的，所述旋转组件包括安装在所述中继盒5内的第一驱动电机13，所述第一驱动电机13的输出端通过传动齿轮14啮合连接所述旋转轴6上的齿环；所述旋转轴6与所述中继盒5之间设有旋转轴承，所述旋转轴6上还设有用于限位的轴肩。
42.所述第一驱动电机13驱动所述传动齿轮14旋转，以带动所述旋转轴6旋转，从而能够控制所述多光谱仪8的大角度旋转。
43.进一步的，所述中继盒5内还设有外用电源15，所述外用电源15的设置，可以单独为所述旋转组件和所述俯仰组件进行供电，这样能够降低所述机体1内主电源的用电负担。
44.进一步的，所述安装板7包括水平板，以及对称设置在所述水平板两端的竖向板，所述俯仰组件包括一对俯仰转轴9，所述俯仰转轴9转动连接所述多光谱仪8和所述竖向板，
至少一个所述竖向板内设有第二驱动电机16，所述第二驱动电机16的输出端通过传动件连接并驱动所述俯仰转轴9。
45.进一步的，所述电动推杆4在最大行程位置时，所述多光谱仪8的位置低于所述起降支撑架3的底部位置；所述被动式导向组件的行程不短于所述电动推杆4的行程，所述导向管10平行于所述电动推杆4设置。
46.实施例二：
47.本实施例与实施例一的区别在于提供了另一种被动式导向组件的结构。
48.如图7所示，所述导向管10和所述连接杆11的横截面均为长方形，所述连接杆11的两侧对称的设置楔形凸起17，所述导向管10的内壁分别设有与所述楔形凸起17相配合的燕尾形槽18；通过所述楔形凸起17和所述燕尾形槽18的卡合固定设置，能够增强其移动的方向性和稳定性。
49.进一步的，所述导向管10和所述连接杆11的内壁分别设有若干一一对应的走线槽19，所述走线槽19的设置方便线缆的设置。在布线时，所述连接杆11内的线可以卡合在其走线槽中，所述导向管10内只需要在上方的走线槽内卡合线缆，而且在所述被动式导向组件内设置的线缆长度预留长一些，以应对升降时线缆的变化。
50.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于多光谱的湿地保护监测无人机，包括机体，所述机体上设有若干旋翼，所述机体下方设有一对起降支撑架，所述机体下方还安装有用于监测的多光谱仪，其特征在于，所述机体的下方设有电动推杆，所述电动推杆的末端连接有中继盒，所述中继盒内设有旋转组件，所述旋转组件的旋转轴伸出所述中继盒并连接有“n”形的安装板，所述安装板通过俯仰组件连接所述多光谱仪；所述机体的下方还设有被动式导向组件，所述被动式导向组件包括与所述机体连接的导向管，所述导向管内套设连接有“l”形的连接杆，所述连接杆的水平端部连接所述中继盒。2.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述机体与所述导向管连接处设有走线孔，所述连接杆为中空杆并且一端与所述中继盒连通、另一端与所述导向管连通。3.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述导向管和所述连接杆的横截面均为圆形或者方形，所述连接杆位于所述导向管内的端部还设有限位环。4.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述连接杆的两侧对称的设置楔形凸起，所述导向管的内壁分别设有与所述楔形凸起相配合的燕尾形槽；所述导向管和所述连接杆的内壁分别设有若干一一对应的走线槽。5.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述旋转组件包括安装在所述中继盒内的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端通过传动齿轮啮合连接所述旋转轴上的齿环；所述旋转轴与所述中继盒之间设有旋转轴承，所述旋转轴上还设有用于限位的轴肩。6.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述中继盒内还设有外用电源。7.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述安装板包括水平板，以及对称设置在所述水平板两端的竖向板，所述俯仰组件包括一对俯仰转轴，所述俯仰转轴转动连接所述多光谱仪和所述竖向板，至少一个所述竖向板内设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端通过传动件连接并驱动所述俯仰转轴。8.根据权利要求1所述的基于多光谱的湿地保护监测无人机，其特征在于，所述电动推杆在最大行程位置时，所述多光谱仪的位置低于所述起降支撑架的底部位置；所述被动式导向组件的行程不短于所述电动推杆的行程，所述导向管平行于所述电动推杆设置。

技术总结
本实用新型公开一种基于多光谱的湿地保护监测无人机，包括机体、旋翼、起降支撑架和多光谱仪，所述机体的下方设有电动推杆、中继盒、安装板，所述中继盒内设有旋转组件，所述安装板通过俯仰组件连接所述多光谱仪；所述机体的下方还设有被动式导向组件并连接所述中继盒；本基于多光谱的湿地保护监测无人机通过在无人机上集成多光谱仪，能够对植物进行识别，尤其是针对环境指示物种的识别，能够应用于湿度监测或者湿地修复的工作环境中；通过上述技术方案，能够提升所述多光谱仪的灵活性和稳定性，有利于获取多角度、大范围和稳定性高的监测信息，能够避免无人机对多光谱仪的遮挡影响。响。响。


技术研发人员：郑伟 杨劭 杨丽 张乃畅 李厚峰 刘亮 苗文杰 姬星 寇晓梅 万帆 张闪闪
受保护的技术使用者：华中师范大学
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/6/7