1.“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)概述
無人機(unmanned aerial vehicle)無人機是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。它最早出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代,當(dāng)時是作為訓(xùn)練用的靶機使用的。無人機發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)到達(dá)相當(dāng)高的智能化程度。無人機的飛行控制系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的核心和核心組件,可以說它的作用類似于人的頭腦,是實現(xiàn)無人機自主飛行執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備。
航龍公司從1996年開始涉足無人機領(lǐng)域,自主研發(fā)了技術(shù)成熟的HL系列飛行控制系統(tǒng),并且已開始批量生產(chǎn)。HL系列飛行控制系統(tǒng)兼容性良好,目前已裝備到微型電動、油動、高速、常規(guī)布局、倒尾和H尾等飛行器。基本具備自主起飛、自主飛行、自主返回和自主傘降等智能化功能。目前已廣泛裝備到部隊、林業(yè)、科研、民政等部門,得到了廣大客戶的好評。
“搬 運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)是航龍公司主打產(chǎn)品之一,航空測繪、城市數(shù)字化等領(lǐng)域。“搬運工”采用傳統(tǒng)氣動布局,飛行平穩(wěn),加上航龍公司先進(jìn)的自動飛行控 制系統(tǒng),能夠發(fā)揮出良好的性能,其橫滾角、側(cè)偏距、俯仰角和航向差等參數(shù)均能達(dá)到測繪的水平。“搬運工”飛行半徑可達(dá)100公里以上,能夠一次性進(jìn)行大規(guī)模作業(yè),減低了項目風(fēng)險。“搬運工”載荷大,可搭載專業(yè)的數(shù)碼相機或者航空相機。
2.“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和要求
| 飛行平臺 | 翼展 | 3360mm | 
| 機長 | 2150mm | |
| 起飛重量 | 23kg | |
| 載荷 | 4kg | |
| 飛行半徑 | 100 kilometers | |
| 航時 | 3h | |
| 最大速度 | 150km/h | |
| 巡航速度 | 100km/h | |
| 單架次作業(yè)面積 | ≤100Km2 | |
| 任務(wù)飛高 | 500~1000 m(絕對高度) | |
| 導(dǎo)航方式 | GPS/Autopilot | |
| 升限 | 4500m(海拔高度) | |
| 實用飛行高度 | 50~1000m | |
| 抗風(fēng)能力 | ≤6級 | |
| 飛行穩(wěn)定性能 | 橫滾角 | ±1.5 º | 
| 航向差 | ±0.8 º | |
| 俯仰角 | ±1.0 º | |
| 側(cè)偏距 | ±2米 | 
3.“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)系統(tǒng)特性
⑴.“搬運工”無人機機采用傳統(tǒng)布局,飛行非常平穩(wěn),飛行航線準(zhǔn)確、拍照坐標(biāo)點精確、照片畫面細(xì)致。
⑵. “搬運工”航程可達(dá)300公里,一次性可執(zhí)行大規(guī)模的航拍任務(wù)。
⑶. “搬運工”載荷大,能夠搭載大型影像設(shè)備、云臺或者相關(guān)設(shè)備。
⑷. GPS導(dǎo)航,更高的導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新率。
⑸. INS / GPS 慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)
⑹ 6飛行控制單元集成了各種高精度傳感器,對氣壓,速度,溫度,動力電壓和工作電壓,轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行高精度的測量,其測量和運算得出的控制參數(shù)能達(dá)到航測的要求。
⑺. 數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)115200bps,其橫滾角、俯仰角、側(cè)偏距和航向差等測繪參數(shù)的更新率在保證高精度的情況下達(dá)到每秒72次。
⑻.高精度(0.1度)、高動態(tài)(73Hz)、大過載(10G)三軸360度全向精準(zhǔn)姿態(tài)
⑼.精確的多類型 PID 參數(shù)在線自動整定功能
⑽.提供56個高速實時數(shù)據(jù)(姿態(tài)數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)、航行數(shù)據(jù)和慣導(dǎo)數(shù)據(jù))以及224個控制節(jié)點數(shù)據(jù)
⑾.可作為獨立的精確數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)用于各種運動載體
⑿.先進(jìn)的相機拍照控制,并將拍照時的飛機遙測數(shù)據(jù)記錄下來。
二.“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)可以應(yīng)用在哪里?
桂 林航龍科訊電子技術(shù)有限公司長期從事無人機航空影像服務(wù),積累了豐富的工程經(jīng)驗,在大面積航拍作業(yè)以及航拍精度方面具備全國領(lǐng)先的優(yōu)勢。經(jīng)過十幾年的發(fā) 展,目前航龍科訊已經(jīng)擁有高精度正射影像圖生產(chǎn)和航空測量后期處理技術(shù),可實現(xiàn)大面積影像圖無縫拼接、正射影像圖生產(chǎn)、城市三維建模、國土調(diào)查、城市數(shù)字 化、河流流域數(shù)字化等項目。“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)在實現(xiàn)這些項目中是必不可少的環(huán)節(jié)。
三.“搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)應(yīng)用以及部分案例
1.“搬運工”無人機飛行航跡
圖2為某區(qū)域航拍航跡圖,電子地圖上的黃線為規(guī)劃的任務(wù)航線,藍(lán)線為“搬運工”無人機實際的飛行航跡,規(guī)劃面積達(dá)40平方公里,一次性完成飛行任務(wù)。經(jīng)過后期數(shù)據(jù)分析,有效作業(yè)區(qū)域的側(cè)偏距不超過±2米,達(dá)到了目前國內(nèi)最高的精度。

圖2. “搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)某區(qū)域航拍航跡圖
2.飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)分析
圖3為某區(qū)域航拍實際飛行航跡圖,現(xiàn)選取航線1進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。航線1分為三段:進(jìn)入航線前階段、正常作業(yè)階段和進(jìn)入航線后階段。航線1全長3公里,共拍攝了28張航片,
采用定距離拍攝,航拍設(shè)定的高度為762m,東西航線走向,空速設(shè)定值105km/h。在實際工程項目中,我們只采用正常作業(yè)階段的航片,因為“搬運工”無人機在進(jìn)入正常作業(yè)階段時的飛行狀態(tài)是最平穩(wěn)的,這也是所有無人機的特性。表1是航線1的飛行數(shù)據(jù),現(xiàn)將航空測量中最重要的四組數(shù)據(jù)提取出來進(jìn)行分析,這四組數(shù)據(jù)分別是:俯仰角、橫滾角、高度和側(cè)偏距,圖4、圖5、圖6和圖7分別是它們的曲線函數(shù)圖。由此分析得知,俯仰角誤差不超過1°,橫滾角誤差不超過°,高度誤差不超過5米,側(cè)偏距誤差不超過2米。

圖3. “搬運工”無人機高精度航拍系統(tǒng)某區(qū)域航跡圖
表1.圖3中航線1的飛行數(shù)據(jù)
| 照片 編號 | 拍照時間 | 緯度(十進(jìn)制) | 經(jīng)度(十進(jìn)制) | 高度(m) | 磁航向(°) | 地速(Km/h) | 側(cè)偏距(米) | 橫滾角(°) | 俯仰角(°) | 備注 | 
| 01 | 16:38:00 | 25.2381 | 110.1456 | 760.8 | 101.3 | 101.5 | 5 | 09.1 | 01.9 | 進(jìn)入航線前階段 | 
| 02 | 16:38:04 | 25.2378 | 110.1468 | 762.9 | 101.7 | 100.1 | -1.0 | -08.3 | 01.4 | |
| 03 | 16:38:08 | 25.2376 | 110.1479 | 764.2 | 088.4 | 101.0 | -3.8 | -08.3 | 00.3 | |
| 04 | 16:38:12 | 25.2376 | 110.1491 | 760.9 | 080.2 | 105.9 | -3 | -01.8 | 00.2 | |
| 05 | 16:38:16 | 25.2377 | 110.1501 | 758.5 | 080.6 | 107.2 | -1.4 | 01.4 | 00.5 | |
| 06 | 16:38:20 | 25.2378 | 110.1514 | 759.5 | 085.0 | 105.5 | 0.5 | 01.9 | 00.9 | |
| 07 | 16:38:24 | 25.2378 | 110.1526 | 761.7 | 087.1 | 104.3 | 0.6 | 00.8 | 00.2 | 正常作業(yè)階段 | 
| 08 | 16:38:28 | 25.2378 | 110.1537 | 763.5 | 086.8 | 104.7 | 0.5 | -00.3 | -00.0 | |
| 09 | 16:38:32 | 25.2377 | 110.1551 | 762.4 | 086.5 | 105.8 | -0.4 | -00.0 | 00.2 | |
| 10 | 16:38:36 | 25.2377 | 110.1560 | 760.3 | 085.4 | 106.5 | 0.3 | -00.2 | 00.4 | |
| 11 | 16:38:40 | 25.2377 | 110.1583 | 761.1 | 085.1 | 105.3 | -0.4 | -00.0 | 00.6 | |
| 12 | 16:38:44 | 25.2377 | 110.1593 | 762.7 | 085.1 | 104.9 | -0.9 | 00.1 | 00.6 | |
| 13 | 16:38:48 | 25.2377 | 110.1606 | 763.0 | 084.9 | 104.4 | -1.5 | 00.4 | 00.7 | |
| 14 | 16:38:52 | 25.2377 | 110.1617 | 762.2 | 084.7 | 103.4 | -1.4 | -00.1 | 00.9 | |
| 15 | 16:39:56 | ,25.2378 | 110.1629 | 762.1 | 085.2 | 102.5 | -0.6 | 00.3 | 00.8 | |
| 16 | 16:39:00 | 25.2378 | 110.1640 | 762.0 | 084.9 | 102.7 | -0.7 | 00.4 | 00.6 | |
| 17 | 16:39:04 | 25.2378 | 110.1651 | 762.3 | 084.7 | 104.0 | -0.3 | 00.2 | 00.5 | |
| 18 | 16:39:08 | 25.2378 | 110.1662 | 762.2 | 084.4 | 105.2 | 0 | 00.3 | 00.8 | |
| 19 | 16:39:12 | 25.2378 | 110.1674 | 762.2 | 085.2 | 105.1 | 0.8 | 00.2 | 00.8 | |
| 20 | 16:39:16 | 25.2378 | 110.1684 | 763.5 | 085.4 | 104.8 | 0.9 | -00.2 | 00.5 | |
| 21 | 16:39:20 | 25.2378 | 110.1698 | 764.4 | 084.5 | 106.0 | 1.0 | 00.0 | 00.2 | |
| 22 | 16:39:24 | 25.2378 | 110.1709 | 764.4 | 085.1 | 106.4 | 0.6 | 00.5 | 00.0 | |
| 23 | 16:39:28 | 25.2378 | 110.1720 | 763.8 | 086.4 | 107.1 | 0.1 | 00.8 | -00.3 | |
| 24 | 16:39:32 | 25.2378 | 110.1728 | 763.6 | 085.2 | 107.6 | 0.8 | 00.4 | -00.5 | |
| 25 | 16:39:36 | 25.2378 | 110.1744 | 761.3 | 085.0 | 107.4 | 0.2 | -00.4 | -00.1 | |
| 26 | 16:39:40 | 25.2378 | 110.1756 | 760.2 | 085.3 | 106.0 | 0 | 00.4 | -00.0 | |
| 27 | 16:39:44 | 25.2378 | 110.1777 | 760.2 | 086.3 | 106.5 | -1.1 | 01.2 | 00.4 | 進(jìn)入航線后階段 | 
| 28 | 16:40:48 | 25.2346 | 110.1783 | 763.1 | 265.2 | 109.5 | -8 | 22.2 | 00.0 | 

圖4. 表一中俯仰角的變化分析

圖5 表一中橫滾角的變化分析

圖6. 表一中高度的變化分析

圖7. 表一中側(cè)偏距的變化分析
3.正射影像圖案例
航龍公司利用自身在正射影像圖生產(chǎn)和航空測量后期處理技術(shù)的優(yōu)勢,可對多則上千張航片同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、加工、分析,形成正射、數(shù)字化的產(chǎn)品。圖8為某區(qū)域航拍全景展示圖,該圖由450張航片拼接而成,全區(qū)域面積達(dá)35平方公里。圖9為某區(qū)域航拍全景展示圖,該圖由550張航片拼接而成,全區(qū)域面積達(dá)40余平方公里。

圖8.某區(qū)域“搬運工”無人機正射影像圖

圖9.某區(qū)域“搬運工”無人機正射影像圖
4.三維數(shù)字技術(shù)
公司采用新技術(shù)對“搬運工”無人機航片進(jìn)行分析、數(shù)學(xué)建模,形成三維景觀模型(見圖10)。

圖10.由航片建立的三維景觀模型
四.特別聲明
“搬 運工”無人機高精度特殊控制物質(zhì),用戶將為使用本產(chǎn)品的一切行為和造成的一切后果負(fù)全部責(zé)任,廠家不承擔(dān)任何責(zé)任,并不會對非經(jīng)過正常購買、代理渠道獲取 本產(chǎn)品的單位或者個人提供任何技術(shù)支持和安全承諾。購買該產(chǎn)品的用戶須向廠家或者代理商提供購買單位營業(yè)執(zhí)照復(fù)印件(個人為是身份證),登記用途、使用范 圍、產(chǎn)品序列號并且簽訂承諾協(xié)議書。

 
      

 
             
             
             
             
             
             
             
            















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