Универсальное мобильное устройство для выполнения аэрофотосъемки с применением различных пилотируемых воздушных средств
UNIVERSAL MOBILE DEVICE FOR AERIAL PHOTOGRAPHY USING VARIOUS MANNED AIRCRAFTS

Изобретение относится к устройствам и приспособлениям, используемым при проведении аэрофотосъемки, выполняемых с целью фотографирования земной поверхности с применением различных пилотируемых воздушных средств.
Известен мультиспектральный комплекс для авиасъемки наземных объектов, включающий аппаратуру для мультиспектральных авиасъемок и бортовую автоматизированную систему сбора, обработки и представления данных, при этом в комплекс для синхронной ИК-съемки, видео- и фоторегистрации объектов наблюдения входит устройство управления съемочным оборудованием для прицельной регистрации наземных объектов, включающее специальную площадку-каркас, закрепленный на ней поворотный узел для изменения положения регистрирующего устройства, систему наведения, выполненную в виде ручного манипулятора с кнопками управления, который позволяет устанавливать положение регистрирующего устройства вдоль и поперек оси самолета в пределах заданных углов наблюдения объектива регистрирующего устройства, при этом ручной манипулятор оснащен площадкой для закрепления устройств, регистрирующих объекты наблюдения, верньерным устройством с потенциометрическими датчиками для регистрации положения площадки манипулятора, микроконтроллерами для обработки сигналов с датчиков и кнопок манипулятора и передачи информации о положении площадки и состоянии кнопок манипулятора в управляющий компьютер системы для отображения в фоновом режиме прицела в виде курсора на мониторе ИК-сканера. Поворотный узел закреплен на площадке-каркасе с возможностью изменения положения регистрирующего устройства, таким образом, что угол наклона его объектива вдоль и поперек оси симметрии самолета может быть изменен соответственно в пределах ±40 и 60°. На площадке-каркасе устройства управления съемочным оборудованием для прицельной регистрации наземных объектов предусмотрены коммуникационные разъемы. При получении синхронного изображения на мониторах ИК-сканера и видеоаппаратуры выбирают изображение, по которому будут ориентироваться при ведении регистрации наблюдаемых объектов, на изображении выбирают цель - объект наблюдения для регистрации, посредством ручного манипулятора, который позволяет устанавливать положение регистрирующего устройства вдоль и поперек оси самолета в пределах заданных углов наблюдения объектива регистрирующего устройства, наводят курсор на мониторе ИК-сканера на выбранную цель и нажатием кнопки на рукоятке манипулятора производят фотосъемку. (Патент РФ №2298150, опубл. 17.04.2007)
Известен аппарат аэрофототелевизионный, содержащий корпус с последовательно установленными на оптической оси объективом и дополнительным корпусом, установленным с возможностью вращения вокруг оптической оси и выполненным в виде обращенного стенками к объективу полого стакана, который по краю стакана передними опорами крепится к корпусу, а задняя опора выполнена в виде подшипника качения, внутренняя обойма которого закреплена в дополнительном корпусе, а внешняя - в корпусе аппарата, причем на внутренних стенках дополнительного корпуса крепится механизм фокусировки, включающий в себя привод фокусировки и исполнительный механизм в виде винтовых кинематических пар, состоящих из ходового винта и ходовой втулки, совмещающей плоскость со светочувствительным материалом с плоскостью наилучшего изображения объектива при поступательном перемещении основания со светочувствительным материалом вдоль оптической оси, при этом передние опоры дополнительного корпуса выполнены в виде неподвижных кронштейнов, закрепленных на корпусе, в которых находятся ролики, взаимодействующие с дополнительным корпусом, а внутренняя обойма задней опоры закреплена в дне дополнительного корпуса на оптической оси, кроме того, введен оптико-электронный преобразователь, на фотоприемной площадке которого расположена плоскость со светочувствительным материалом, причем оптико-электронный преобразователь жестко закреплен на основании и установлен на оптической оси в дополнительном корпусе с помощью направляющих осей, каждая из которых жестко закреплена в основании и взаимодействует с роликами, расположенными в неподвижных кронштейнах на внутренних стенках дополнительного корпуса. (Патент РФ №2307383, опубл. 17.09.2007 г.)
Известно устройство для ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры наблюдения, содержащее разъемное соединение, одна из разъемных частей которого жестко соединена с аппаратурой наблюдения, не менее чем три штанги, на каждой из которых размещены ультразвуковые излучатели, при этом штанги жестко соединены с другой из разъемных частей разъемного соединения, при этом дополнительно введены закрепленные на штанге средство отображения визуальной информации, датчик температуры, приемо-передающее устройство и контроллер, при этом контроллер соединен со средством отображения визуальной информации, датчиком температуры, приемо-передающим устройством и излучателями, причем экран средства отображения визуальной информации расположен вне проекции аппаратуры наблюдения на плоскость, образованную указанным экраном, при этом данная плоскость составляет с плоскостью экрана видоискателя аппаратуры наблюдения угол ≤45°. (Патент РФ №2692205, опубл.21.06.2019 г.)
Известен блок для автоматизированной аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата, содержащий корпус и цифровую фотокамеру, при этом корпус состоит из основания и крышки, в состав блока введены ложемент, крышка прижимная, плата компьютера с модулем хранения данных, радиатор, установленный на плате компьютера и кронштейны крепления, при этом объектив цифровой фотокамеры проходит через отверстие в ложементе и основании корпуса, радиатор проходит через отверстие в крышке корпуса, на которой установлены три штепсельных разъема, цифровая фотокамера установлена в ложементе и закреплена с помощью крышки прижимной, в качестве цифровой фотокамеры используют компактную беззеркальную цифровую камеру со сменной оптикой. Цифровую фотокамеру располагают так, чтобы короткая сторона фотосенсора была направлена вдоль оси маршрута. Модуль хранения данных выполнен в виде флэш-накопителя. Крышка прижимная имеет сотовую конструкцию. (Патент РФ на полезную модель №121055, опубл. 10.10.2012 г.)
Известен беспилотный мобильный комплекс, содержащий передатчики GPS, систему наземного оборудования, связанную через систему ввода данных с бортовой ЭВМ, которая связана с системой управления полетом и системой управления фотокамерой, установленной на гироплатформу, при этом в систему наземного оборудования введен блок ввода информации, связанный с наземной ЭВМ, кроме того, в комплекс дополнительно введены связанные с бортовой ЭВМ блоки, причем блок памяти расчетных координат, блок памяти программ коррекции полета, блок памяти данных съемки, блок памяти программы полета введены в систему ввода данных, блок корректировки введен в систему управления полетом и связан с блоком управления двигателем, блоком управления высотой, блоком управления поворотом, блок управления интервалом съемки введен в систему управления фотокамерой и связан с фотокамерой. (Патент РФ №2583851, опубл. 10.05.2016)
За прототип выбрана модернизированная бортовая система управления аэрофотосъемкой для пилотируемых воздушных судов (МБСУ АФС), содержащая управляющий контроллер, соединенный с двумя цифровыми аэрофотоаппаратами и запоминающим устройством, причем оптические оси упомянутых аэрофотоаппаратов расположены таким образом, чтобы обеспечить одновременное получение изображений двух маршрутов с поперечным перекрытием между собой в 30% для сохранения их в памяти запоминающего устройства. Поперечное перекрытие обеспечивается отклонением осей цифровых аэрофотоаппаратов от вертикальной оси летательного аппарата (ЛА) во взаимно противоположные стороны. Углы отклонения осей цифровых аэрофотоаппаратов от вертикальной оси ЛА равны 15°. Одновременное получение изображений двух маршрутов обеспечивается посредством направления управляющим контроллером синхронного импульса для срабатывания затвора упомянутых аэрофотоаппаратов. Управляющий контроллер выполнен с возможностью направления упомянутого синхронного импульса в зависимости от скорости и положения ЛА на маршруте аэрофотосъемки. Управляющий контроллер дополнительно содержит интерфейс для подключения кнопки спуска затвора (для внештатных ситуаций). Дополнительно содержит навигационную систему и высокоточный геодезический GNSS приемник, соединенные с управляющим контроллером. Управляющий контроллер выполнен с возможностью сохранения времени срабатывания затвора аэрофотоаппаратов, а также месторасположения ЛА в момент срабатывания затвора. Управляющий контроллер выполнен с возможностью определения координат центров фотографирования, причем для каждого изображения центр фотографирования определяется с учетом смещения фазового центра антенны высокоточного геодезического GNSS приемника. Управляющий контроллер выполнен с возможностью контроля прохождения маршрута полетного задания. Управляющий контроллер выполнен с возможностью сбора данных телеметрии, записи их в запоминающем устройстве и передачи по интерфейсу UART. Дополнительно содержит интерфейс для передачи данных от управляющего контроллера к внешнему вычислительному устройству с возможностью контроля и визуализации процесса аэрофотосъемки. Питание системы осуществляться автономным способом от аккумуляторов. (Патент РФ №2646539, опубл.05.03.2018 г).
К общим недостаткам известных технических решений можно отнести ограничение в выборе фотооборудования, т.к. изначально работа по управлению аэрофотосъемкой привязана к использованию определенной модели фотооборудования, и как следствие, стационарное использование данного оборудования.
Задача - создание мобильного универсальное устройство для выполнения аэрофотосъемки с применением различных воздушных средств.
Технический результат - возможность эксплуатации универсального мобильного устройства для проведения аэрофотосъемки на различных пилотируемых воздушных суднах.
Технический результат достигается универсальным мобильным устройством для выполнения аэрофотосъемки с применением различных пилотируемых воздушных средств, состоящим из управляющего полетного контроллера, соединенного с фотооборудованием, высокоточного геодезического приемника, соединенного с управляющим контроллером, кнопки, при этом устройство выполнено в виде кейса с крышкой, внутри которого жестко закреплены аккумуляторная батарея АКБ, плата питания, понижающий преобразователь напряжения до 15V, понижающий преобразователь напряжения до 9V, управляющий полетный контроллер и кнопка включения-выключения, при этом фотооборудование устанавливается на площадке, в корпусе кейса расположены три разъема, которые имеют внутреннее соединение с управляющим полетным контроллером, внешние соединения выполнены для подключений одного разъема с высокоточным геодезическим приемником в виде антенны GPS/Glonass приемника, второго разъема к фотооборудованию и третьего разъема к ноутбуку, при этом внешнее соединение второго разъема выполнено в виде трех проводов, один из которых подключен к входу «горячий башмак», второй к фотооборудованию и третий к питанию фотооборудования, управляющий полетный контроллер соединен с кнопкой включения-выключения питания, которая соединена с платой питания, в которой установлены два разъема ХТ60, один для подключения АКБ, другой для подключения двух понижающих преобразователей напряжения, которые соединены со вторым разъемом управляющего полетного контроллера, все соединения выполнены посредством проводов, ноутбук установлен в салоне воздушного средства, кейс расположен внутри грузовой кабины воздушного средства площадка для фотооборудования расположена в люке пола воздушного средства, антенна GPS/Glonass приемника выведена в кабину пилота.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема соединения конструктивных элементов устройства.
Универсальное устройство для выполнения аэрофотосъемки с применением различных воздушных средств состоит из кейса с крышкой 1, внутри которого жестко закреплены аккумуляторная батарея АКБ 2, плата питания 3, понижающий преобразователь напряжения до 15В 4, понижающий преобразователь напряжения до 9В 5, управляющий полетный контроллер 6 и кнопка включения-выключения 7. Фотооборудование 8 устанавливается на площадке 9.
В корпусе кейса 1 расположены три разъема 10, 13, 12, которые имеют внутреннее соединение с управляющим контроллером 6. С внешней стороны к разъему 10 подключается антенна GPS/Glonass приемника 11, к разъему 13 ноутбук 14 и к разъему 12 фотооборудование.
Внешнее соединение разъема 12 выполнено в виде трех проводов. Один из них
15 подключается к входу «горячий башмак» 20, второй 16 к фотооборудованию (для передачи команды на съемку от управляющего полетного контроллера) и третий 17 к питанию фотооборудования.
На плате питания 3 установлены два разъема ХТ60 18, один для подключения АКБ 2, другой для подключения двух понижающих преобразователей напряжения 4 и 5, которые соединены со вторым разъемом 12 управляющего контроллера 6. Все соединения выполнены посредством проводов 19.
Горячий башмак на фотооборудовании устанавливается для фиксации события снимка.
Понижающие преобразователи 9В и 15В устанавливаются для возможности подключения различных моделей фотооборудования. В зависимости от выбранной модели фотооборудования, нужное питание выдает один из понижающих преобразователей. Питание обеспечивает работу фотооборудования от АКБ.
Выполнение устройства в виде кейса с крышкой с внутренним жестким креплением аккумуляторной батареи АКБ, платы питания, понижающих преобразователей, управляющего контроллера и кнопка включения-выключения обеспечивает его переносимость, т.е. мобильность позволяет устанавливать его на различных воздушных средствах с использованием разнообразных моделей фотооборудования.
Соединение управляющего контроллера с кнопкой включения-выключения питания обеспечивает включение-выключение контроллера и всего устройства для его работы.
Пример конкретного выполнения:
Полеты с использованием мобильного универсального устройства для выполнения аэрофотосъемки проводили на АН-2 и МИ-2. С устройством были испытаны фотокамеры PhaseOne iMX-100, Fujifilm GFX100, Fujifilm GFX50(R), Canon EOS 5DS(R), Sony RX1R2, Sony A6000.
Устройство монтировалось в салоне воздушного судна по правилам перевозки груза.
Фотооборудование монтировалось на отдельном штатном монтажном месте - на площадке, расположенной в люке пола воздушного средства. Все соединения выполнялись проводными.
После размещения на борту самолета всего комплекта аэрофотосъемочного оборудования выполнялась его проверка и предполетная подготовка. В зависимости от использованного фотооборудования подключался необходимый понижающий преобразователь напряжения. Так, например, для камер), Canon EOS 5DS(R), Sony RX1R2, Sony A6000 подключался понижающий преобразователь напряжения до 9В, а для камер PhaseOne iMX-100, Fujifilm GFX100, Fujifilm GFX50(R подключался понижающий преобразователь напряжения до 15В. Работа в воздухе:
После открытия люка выставлялась площадка с фотооборудованием.
В полете перед маршрутом, кнопкой включалась команда выполнения аэрофотосъемочных работ. Оператор подготавливался к выполнению работ за ноутбуком, проверял индикацию подключенных датчиков оборудования и проверял их работу на ноутбуке. В полете на маршруте следил за работой всего комплекса.
Полетный контроллер фиксировал событие снимка по сработавшей вспышке фотоаппарата. Делалось это через терминал "горячий башмак".
После проведения аэрофотосъемочных работ проверялось качество фотографий и записанные события.
Таким образом, заявленное универсальное мобильное устройство для выполнения аэрофотосъемки обеспечивает возможность его эксплуатации на различных пилотируемых воздушных суднах.