1.“搬運(yùn)工”無人機(jī)高精度航拍系統(tǒng)概述
無人機(jī)(unmanned aerial vehicle)無人機(jī)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(shí)是作為訓(xùn)練用的靶機(jī)使用的。無人機(jī)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(jī)的飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)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(shí)現(xiàn)無人機(jī)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(jī)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?；揪邆渥灾髌痫w、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(duì)、林業(yè)、科研、民政等部門，得到了廣大客戶的好評。
“搬 運(yùn)工”無人機(jī)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(yùn)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(yùn)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(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。“搬運(yùn)工”載荷大，可搭載專業(yè)的數(shù)碼相機(jī)或者航空相機(jī)。
2.“搬運(yùn)工”無人機(jī)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(jī)長 |
2150mm |
|
|
起飛重量 |
23kg |
|
|
載荷 |
4kg |
|
|
飛行半徑 |
100 kilometers |
|
|
航時(shí) |
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(shí)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 |
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|
俯仰角 |
±1.0 º |
|
|
側(cè)偏距 |
±2米 |
3.“搬運(yùn)工”無人機(jī)高精度航拍系統(tǒng)系統(tǒng)特性
⑴.“搬運(yùn)工”無人機(jī)機(jī)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(diǎn)精確、照片畫面細(xì)致。
⑵. “搬運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(gè)高速實(shí)時(shí)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(gè)控制節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
⑾.可作為獨(dú)立的精確數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)用于各種運(yùn)動載體
⑿.先進(jìn)的相機(jī)拍照控制，并將拍照時(shí)的飛機(jī)遙測數(shù)據(jù)記錄下來。
二．“搬運(yùn)工”無人機(jī)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(jī)航空影像服務(wù)，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(xiàng)目。“搬運(yùn)工”無人機(jī)高精度航拍系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)這些項(xiàng)目中是必不可少的環(huán)節(jié)。
三．“搬運(yùn)工”無人機(jī)高精度航拍系統(tǒng)應(yīng)用以及部分案例
1.“搬運(yùn)工”無人機(jī)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(yùn)工”無人機(jī)實(shí)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(yùn)工”無人機(jī)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(shí)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(shí)際工程項(xiàng)目中，我們只采用正常作業(yè)階段的航片，因?yàn)?ldquo;搬運(yùn)工”無人機(jī)在進(jìn)入正常作業(yè)階段時(shí)的飛行狀態(tài)是最平穩(wěn)的，這也是所有無人機(jī)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(yùn)工”無人機(jī)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(shí)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(shí)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(yùn)工”無人機(jī)正射影像圖
圖9.某區(qū)域“搬運(yùn)工”無人機(jī)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(yùn)工”無人機(jī)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(yùn)工”無人機(jī)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(gè)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(gè)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。
?