航空摄影仪申报书

1、中国专利奖申报书（发明/实用新型）专 利 号： ZL 2017 2 0546999.9 专利名称： 航空摄影仪 申报单位： 江西省地理国情监测遥感院 推荐单位： 自然资源部 二O一九年五月六日国家知识产权局制一、申报项目基本信息专利号ZL 2017 2 0546999.9专利名称航空摄影仪专利权人江西省地理国情监测遥感院发明人朱长春、胡水平、殷嘉磊、熊一、汪振达IPC主分类号 IPC主分类号可通过国家知识产权局网站查询。G01C 11/02通讯地址/邮编江西省南昌市昌南新城芳湖路2166号联系人1朱长春手机13607910530办公电话电子邮箱联系人2殷嘉磊手机13647098350办公电话电子邮箱推荐单位自然资源部二、专利质量评价材料评价“三性”和“文本质量”,说明参评专利质量的优秀程度（1） 新颖性和创造性：1. 本专利使国产设备达到国际先进设备水平,彻底改变国产设备不稳定的现状。2. 提高航空摄影测量质量，降低成本，缩短时间。3. 改造成本低。4. 减少航空摄影测量人员外业工作量。 目前，数码航空摄影仪设备都被西方少数几个国家垄断，我国刘先林院士设计研发的SWDC-4航摄仪打破了

2、国外垄断。由于电子技术突飞猛进，SWDC-4航空摄影仪使用成本高和产品合格率低的问题日益凸显，而新型航摄仪价格都要壹千万以上，新型航摄仪主要新增了飞行轨迹和GPS同步功能，使飞行员有实时参照物、实时飞行姿态和相机曝光示意图，能够及时调整飞行姿态和高度，保证航线重叠度（测绘要求航向重叠60%、旁相重叠45%才能产生立体图像）与摄影分辨率，还可满足一些特殊测绘需求。SWDC-4航摄仪由于没有飞行轨迹和GPS同步功能，在航摄过程中，飞机上的机载定位系统与航摄仪内置GPS无法同步位置信息，在实际飞行过程中飞行员无法实时了解实际飞行真实位置信息，导致了飞行轨迹、高度与设计的航线及高度存在较大的误差，加大飞行难度，保证不了摄影合格率。本专利针对SWDC-4航摄仪这一问题，用简单的方法直接在各传感器前端增加一个信号加强器，再连接到视频接口上，让飞行轨迹和GPS位置信息能同步显示在飞机领航屏幕上，使得SWDC-4航摄仪达到了国外设备同等性能。 （2） 实用性： 本专利说明示意图如下：图1-1中，1，箱体，2，控制平台，3，飞行员领航屏幕，4，外置VGA接口，图1-1 说明示意图1.本专利主要从以下几个

3、方面评价其实用性：1.1可操作性强，利用VGA视频信号传输原理，针对VGA视频信号的分屏操作简单有效。在这简单介绍一下VGA视频信号传输原理。如图1-2，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。图1-2 VGA控制电路如图1-3中显示了VGA接口15针引脚定义（PIN表示“脚”的意思） 1PIN Red模拟信号的“红” 2PIN Green模拟信号的“绿” 3PIN Blue模拟信号的“蓝” 4PIN ID Bit 5PIN N/C 6PIN R.GND模拟信号的“红”的接地端 7PIN G.GND模拟信号的“绿”的接地端 8PIN B.GND 模拟信号的“蓝”的接地端 9PIN No.Pin （备用） 10PINGND 数子信号的的接地端 11PINID Bit屏幕与主机之间的控制或地址码 12PINID

4、 Bit 屏幕与主机之间的控制或地址码 13PINH Sync 数字的水平行场信号 14PINV Sync 数字的垂直行场信号 15PINN/C接地端图1-3 VGA接口15针管脚定义根据VGA信号传输原理，要分屏显示飞行状态的VGA视频信号，就只需找到输入的水平、垂直时序信号和RGB信号。1.2 改造成本低，对航空摄影仪内部线路改动小。下面以一种航空摄影仪控制平台2内部相关电路进行分析。如图1-4所示，控制平台2共有11根输入信号连接到显示屏驱动板，液晶屏驱动板上包含主控芯片、MCU微控制器、ROM存储器、电源模块、电源接口、VGA视频信号输入接口、OSD按键板接口、高压板接口、LVDS/TTL驱屏信号接口等部分。我们分析图1-5可知，共有9根输入信号连接到VGA视频信号接口上，从背面的针脚定义图，分析出这9根信号分别是我们所需的水平、垂直时序信号和RGB信号以及相应接地针脚。图1-4 航空摄影仪显示屏内部电路 图1-5 液晶屏驱动板背面将输入的9根视频信号线路在接入到航摄仪内部液晶屏驱动板VGA视频信号输入接口的同时，焊接上另一路信号线，如图1-6所示，并把这一路信号直接焊接到外置

5、的VGA接口4上，供飞行员领航屏显示设备连接，如图1-7所示。图1-6 分屏线路 图1-7 第二路输出信号只需对控制平台2内部视频输入信号改造，就可以达到相应效果，线路改动小，控制计算机不需要输出额外信号，不会破坏其他线路传输。1.3 使用效果明显，及时判断飞行质量。飞行员领航屏幕3直接通过VGA传输线与VGA接口4相连，航摄仪导入摄区任务，开机测试，测试结果如图1-8所示：航摄仪显示屏和外置领航屏能够同时显示飞行任务信息，屏幕显示内容完全一致，使用效果良好。图1-8 本专利使用效果飞行员可以根据领航屏幕3实时判断飞行质量和相机曝光情况，可以通过飞行的航行状况与航摄预定路线进行对比，降低了飞行难度，大大提高了航摄仪使用精度。（三）文本质量：请详细说明：1.说明书已清楚、完整地公开发明的内容，并使所属技术领域的技术人员能够理解和实施。本专利是在航摄仪控制平台2上直接新增一个VGA视频接口，连接飞行员领航屏幕。通过对内部线路的分析，找到视频信号输入接口，然后将主控平台输入的视频信号进行分屏操作，在机箱外壳安装视频接口，将增加的一路视频信号引入到这个新增视频接口上，飞行员领航屏显示设备与新增

6、接口直接连接。本专利是基于控制平台内视频信号传输的是VGA视频信号，再根据VGA视频传输原理进行分屏操作。不改变控制计算机的所有输出信号，便可以增加一路视频信号输出到领航屏幕。2. 权利要求书清楚、简要。权利要求以附件权利要求书为准。3. 权利要求以说明书为依据，保护范围合理。保护范围以附件权利要求书为准。三、技术先进性评价材料（1） 技术原创性及重要性：1. 技术原创性本专利是针对一种航空摄影仪通过对内部线路的改造，达到新增飞行员领航数据的效果，属于改进型专利。 这种航空摄影仪由于没有飞行员领航数据，在航摄工作过程中，飞机上的机载定位系统与航摄仪内置GPS无法同步位置信息，飞行员在实际飞行过程中无法实时了解实际飞行状态，导致了飞行轨迹、高度与设计的航线及高度存在较大的误差，有可能导致航线重叠度与摄影分辨率无法满足设计需求。本专利针对航摄仪这一设计缺陷，进行升级改造，新增飞行员领航数据，使飞行员可以实时判断飞行质量和相机曝光情况，提高了该航摄仪在使用中的精度，从而减少或避免了补飞的情况，并减少了地面像控点的布设数量。总体实施方案路线如下：（1）航空摄影仪控制平台2内部相关电路分析下面以

7、SWDC数字航空摄影仪内部相关电路进行分析。如图3-1所示，航空摄影管理计算机共有11根输入信号连接到显示屏驱动板，液晶屏驱动板上包含主控芯片、MCU微控制器、ROM存储器、电源模块、电源接口、VGA视频信号输入接口、OSD按键板接口、高压板接口、LVDS/TTL驱屏信号接口等部分。其中，黄线圈出部分就是VGA视频信号输入接口。图3-1显示屏内部电路（2）确定VGA视频输入信号线路我们分析图3-1可知，管理计算机有9根输入信号连接到VGA视频信号接口上，从背面的针脚定义图，如图3-2（黄线圈出部分）所示，可知这9根信号分别是我们所需的水平、垂直时序信号和RGB信号以及相应接地针脚。图3-2液晶屏驱动板背面（3）将控制平台2输入的VGA视频信号进行分屏操作通过以上电路分析可知，只需将9根输入信号进行一分为二的分屏操作，即可将管理计算机传输的信息视频信号同时输出到控制平台2的显示屏和飞行员领航屏幕上。分屏具体操作是将输入的9根视频信号线路在接入到航摄仪内部液晶屏驱动板VGA视频信号输入接口的同时，焊接上另一路信号线，如图3-3所示，VGA视频信号输入接口上每一个针脚都有两根线路焊接在上面，

8、这两根线路中一路是原管理计算机的9根输入信号线路，另一路便是输出给领航屏幕的。图3-3 分屏线路（4）将分出的第二路VGA信号线在控制平台2内部焊接到VGA接口4上将这一路增加的信号线路直接引出，按针脚定义一一对应，焊接到外置增加的VGA接口，供飞行员领航屏显示设备连接，如图3-4（黄线圈出部分）所示，而且要保证第二路的输出线路的每条信号线长度一致。图3-4 第二路输出信号（5）飞行员领航屏幕3直接通过VGA传输线与VGA接口4相连将线路都连接好后，现将外置VGA接口连接上VGA显示屏，航摄仪导入一个摄区任务，开机测试，测试结果如图3-5所示：航摄仪显示屏和外置领航屏能够同时显示飞行任务信息，屏幕显示内容完全同步，测试结果与目标一致。图3-5 显示效果测试2.技术重要性航空摄影测量是指在航空器上安装摄影仪并在空中对地面进行摄影。由于我国地形结构复杂，地形变化大，传统的测量技术已经无法满足特殊地形测量的要求，因此，借助航空摄影技术可以有效解决这些问题。在基础地理信息采集中，航空数字摄影测量是最有效的手段之一，利用航空摄影仪极大地降低了测绘成本和难度。航空摄影测量成本较高，航空摄影仪一般都价格高昂，而且空中作业飞行成本非常高，并且空中飞行易受到天气、航线等不可控因素影响，所以，有效提高航摄仪使用中的精度，减少误差，将大大降低飞行和测量成本。如果飞行员没有领航数据，在航摄工作过程中，飞机上的机载定位系统与航摄仪内置GPS是无法同步位置信息的，飞行员在实际飞行过程中无法实时了解飞行状态与预定航线的偏离状况，会导致飞行轨迹、高度与设计的航线及高度存在较大的误差，甚至摄影分辨率也无法满足设计需求。这种情况就会增加飞行的次数以及外业测量的难度和成本。本专利针对航摄仪这一问题，进行升级改造，增加飞行领航屏幕，飞行员在空中也可以看到飞行质量和相机曝光情况，飞行员根据飞行轨迹、高度与设计的航线及高度修正飞行姿态，解决无法满足航摄设计的情况，提高航摄精度，从而减少或避免补飞的情况，并减少了外业测量的工作量，有效地降低了航空摄影测量成本。（2） 技术优势：1.技术优势有以下几点：（1）不破坏原线路，改造范围小。本专

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