無(wú)人機(jī)載雙拼相機(jī)低空航測(cè)系統(tǒng)技術(shù)探索

1、    無(wú)人機(jī)載雙拼相機(jī)低空航測(cè)系統(tǒng)技術(shù)探索    李立奇【摘 要】論文介紹了先進(jìn)的無(wú)人機(jī)載雙拼相機(jī)與寬角相機(jī)低空航測(cè)系統(tǒng)的組合，并闡述了該系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)軟件情況，以及大比例尺的測(cè)圖生產(chǎn)流程。雙拼相機(jī)系統(tǒng)和單相機(jī)系統(tǒng)存在著一定的差異，在航測(cè)過(guò)程中通過(guò)運(yùn)用雙拼組合將成效系統(tǒng)內(nèi)的旁像視場(chǎng)角擴(kuò)大，在航測(cè)過(guò)程中等高的條件下，擴(kuò)大了航帶影響的地面覆蓋寬度增加了一倍，進(jìn)而提升了航測(cè)的效率?！綼bstract】the paper introduces the combination of the advanced unmanned aerial vehicle

2、two-format cameras and the wide-angle camera low altitude aerial survey system， and expounds the organization structure and data software of the system， and the production process of large scale mapping. there are some differences between two-format cameras system and single camera system. in the co

3、urse of aerial survey， the side view field angle of the imaging system will be expanded by using the double combination. under the condition of equal height in the course of aerial survey， the width of the coverage of the aerial images has doubled， thus to improve the efficiency of aerial survey.【關(guān)鍵

4、詞】雙拼相機(jī)；無(wú)人機(jī)載；低空航測(cè)【keywords】two-format cameras； unmanned aerial vehicle； low altitude aerial surveyp231 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】a 1673-1069（2018）10-0165-021 引言無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，其技術(shù)水平得到了極大的提升，特別是在今年來(lái)的微電子、航空、通訊、傳感器、導(dǎo)航等相關(guān)技術(shù)得到了快速的進(jìn)步與發(fā)展，促使無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展得到了顯著的提升，并處于快速發(fā)展階段，將其廣泛應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域中，也為未來(lái)航空器發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。從20世紀(jì)80年代至今，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)

5、步與發(fā)展，使得無(wú)人機(jī)的體積更小、重量更輕、探測(cè)精度更高，而且隨著數(shù)字化等新型傳感器的出現(xiàn)，使得無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)的性能不斷提升，并不斷拓展了其應(yīng)用的領(lǐng)域和應(yīng)用范圍，為航測(cè)帶來(lái)了一定的便利1。2 低空航測(cè)系統(tǒng)雙相機(jī)的優(yōu)勢(shì)無(wú)人機(jī)測(cè)系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)，如較強(qiáng)的靈活性、投入成本低，不需要機(jī)場(chǎng)起降、可在陰雨天氣下進(jìn)行拍攝，目前我國(guó)已被廣泛的推廣和應(yīng)用。但是，在當(dāng)前市場(chǎng)很多無(wú)人機(jī)拍攝系統(tǒng)，都屬于輕小便捷型，其中都攜載了數(shù)碼相機(jī)，因此在進(jìn)行拍攝的過(guò)程中，所拍攝出的畫面較小，由于飛行航攝效率低，促使后續(xù)處理效率較低，由于測(cè)繪部門對(duì)測(cè)繪的圖像要求較高，在航測(cè)規(guī)范中也包含了大比例地形圖的高程和平面精度、在全球范圍內(nèi)各

6、種性能、各種種類以及不同種類的無(wú)人機(jī)類型已達(dá)到百種，并且續(xù)航時(shí)間已從一小時(shí)提升到了幾十小時(shí)，任務(wù)負(fù)載從幾千克左右提升到了幾百千克左右，這也為航測(cè)范圍、延長(zhǎng)時(shí)間提供了有利的保障，為執(zhí)行多種工作以及搭載多種傳感器創(chuàng)造了有利條件。為了保障低空無(wú)人機(jī)的輕小性、安全性低空無(wú)人機(jī)應(yīng)該具備一定的輕載荷性，在現(xiàn)在市場(chǎng)上所提供的無(wú)人機(jī)載荷不能超過(guò)五千克2。所以這類無(wú)人機(jī)不能裝載有人駕駛的高檔航空相機(jī)。當(dāng)前很多高檔的無(wú)人機(jī)都采用了普通相機(jī)，其像素在3k-4像元上，將單個(gè)數(shù)碼相機(jī)為基礎(chǔ)來(lái)研究雙拼相機(jī)，一方面可有效擴(kuò)大傳感器內(nèi)的容量，另外一方面也能形成組合寬角視場(chǎng)。例如大鵬系列的低空航測(cè)無(wú)人機(jī)它采用了固定翼與四旋翼相

7、結(jié)合的布局，運(yùn)用可靠的解決方式將固定型的無(wú)人機(jī)垂直起降難題解決，并具有固定翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，如速度快、航時(shí)長(zhǎng)、距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)，低空航測(cè)系統(tǒng)雙拼相機(jī)的無(wú)人機(jī)具有以下特點(diǎn)，垂直起降，沒(méi)有空域和起降地的要求，空側(cè)效率較高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，展開時(shí)間短、塊狀型結(jié)構(gòu)；具有較高的可靠性，該系統(tǒng)無(wú)人機(jī)具備完善的處理應(yīng)急邏輯和監(jiān)控警告系統(tǒng)；rtk定位，定位準(zhǔn)確；起飛便捷，可一鍵起飛，具有一定的安全便捷可靠性。圖1為大鵬系列的垂直起降固定型的無(wú)人機(jī)。垂直起降固定型羽翼無(wú)人機(jī)是運(yùn)用多個(gè)單相機(jī)，并應(yīng)用了外場(chǎng)拼接方式將其進(jìn)行拼接，較為理想的拼接方式是在內(nèi)視場(chǎng)進(jìn)行拼接，它可有效地實(shí)現(xiàn)將多個(gè)單相機(jī)進(jìn)行拼接，但運(yùn)用內(nèi)視場(chǎng)的拼接方式難度

8、較大。而外視場(chǎng)拼接方式采用了成型的單相機(jī)進(jìn)行有效的拼接，但由于不同的單相機(jī)，其機(jī)械尺寸是不同的，因此使得兩種相機(jī)的投影中心不能重合，外視場(chǎng)進(jìn)行拼接可將其分為外傾視和內(nèi)傾視兩種，內(nèi)傾視是運(yùn)用兩個(gè)相機(jī)的鏡頭向內(nèi)側(cè)傾斜，而外傾視是將兩個(gè)相機(jī)的鏡頭都向外側(cè)傾斜3。3 cw-10航測(cè)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)當(dāng)前我國(guó)已有300家檢測(cè)單位已擁有甲乙級(jí)別的航攝資質(zhì)，采用無(wú)人機(jī)測(cè)繪的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了干架的數(shù)量，此類計(jì)算不包括無(wú)人服務(wù)個(gè)人、公司以及無(wú)航攝資質(zhì)的測(cè)繪企業(yè)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)了解到，在測(cè)繪行業(yè)中所使用無(wú)人機(jī)已經(jīng)超過(guò)了兩千架。3.1 cw-10航測(cè)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)的組成隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，為了更好地順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)在傳統(tǒng)單相

9、機(jī)構(gòu)造的基礎(chǔ)上創(chuàng)新大相機(jī)設(shè)計(jì)，但應(yīng)充分了解當(dāng)前航測(cè)無(wú)人機(jī)面臨的問(wèn)題，第一難以滿足航測(cè)在起降場(chǎng)，不能滿足無(wú)人機(jī)起降要求，并且彈射架較為笨拙，不容易被移動(dòng)、針對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)，需要對(duì)其進(jìn)行較長(zhǎng)的培訓(xùn)才能滿足根本控制無(wú)人機(jī)的根本要求4。航時(shí)較短，工作效率較低，投入成本高，pos精確度低、可靠性低，因此為了將相關(guān)問(wèn)題解決，可使用垂直起降無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)，它的布局設(shè)計(jì)上運(yùn)用了復(fù)合翼，并且能夠垂直起降，可全自動(dòng)飛行，僅需要在地面上運(yùn)用軟件便可操作，其航時(shí)可達(dá)到六小時(shí)左右，在內(nèi)部設(shè)置了差分系統(tǒng)，可有效提升pos精確度，也能減少像控點(diǎn)可達(dá)到50%到90%左右，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的可靠性，可對(duì)相關(guān)事件進(jìn)行應(yīng)急保護(hù)。

10、 運(yùn)用低空航測(cè)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)與一些大型的航空遙控系統(tǒng)無(wú)人機(jī)存在著一定的差距，但構(gòu)成基本一致，可在空中抗風(fēng)，它由動(dòng)力西戎、飛行平臺(tái)、遙感傳感器、飛行控制系統(tǒng)，處理遙感數(shù)據(jù)的軟件所構(gòu)成。3.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)的飛行控制系統(tǒng)作為任務(wù)載體的無(wú)人機(jī)，其飛行控制系統(tǒng)應(yīng)具備一定的安全可靠性，并且其任務(wù)設(shè)備應(yīng)從地面升至到定點(diǎn)的空城和高度，進(jìn)而能夠保障預(yù)期所設(shè)定的目標(biāo)。實(shí)際上飛行控制系統(tǒng)是由機(jī)載自主控制和地面控制兩個(gè)部分。在航空機(jī)升空與回控的過(guò)程中是由地面工作人員在地面通過(guò)遙控進(jìn)行控制，飛機(jī)在達(dá)到所設(shè)定的高度后可通過(guò)機(jī)載自主系統(tǒng)進(jìn)行控制，并且能有效地將上述兩種控制方式進(jìn)行合理的控制無(wú)人機(jī)的機(jī)載的自主控制系統(tǒng)是具有感知性

11、的傳感器、操縱舵面、處理數(shù)據(jù)，以及具備控制功能的計(jì)算機(jī)、bit、無(wú)線的遙控收發(fā)裝置設(shè)備等系統(tǒng)構(gòu)成。3.3 無(wú)人機(jī)遙控軟件控制系統(tǒng)在處理無(wú)人機(jī)遙控?cái)?shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)傳統(tǒng)的航空數(shù)據(jù)攝影進(jìn)行合理的處理時(shí)，其處理流程基本一致，但由于飛行控制與無(wú)人機(jī)的遙控感應(yīng)系統(tǒng)等方面存在著一定的克制條件，進(jìn)而使得在處理后期無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)時(shí)存在著一定的技術(shù)難度，成都縱橫自動(dòng)化技術(shù)有限公司研究的 cw-10航測(cè)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)就能將此類問(wèn)題解決，它能更好地對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行更好地處理，并將相關(guān)制約條件進(jìn)行更好的克制，使得無(wú)人機(jī)的低空遙感系統(tǒng)的發(fā)展不至于處理停滯不前5。在運(yùn)用cw-10航測(cè)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)的過(guò)程中能夠有效節(jié)約工作人員的時(shí)間，

12、也能更好地解決布置像控點(diǎn)的難題，可實(shí)現(xiàn)免像控，還可依然保持較好的姿態(tài)，和較高的工作效率，可真正達(dá)到三個(gè)好標(biāo)準(zhǔn)。4 結(jié)論cw-10低空航攝系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)，在對(duì)低空進(jìn)行攝影時(shí)，其飛行效率是采用單行相機(jī)的兩倍，內(nèi)業(yè)測(cè)繪工作與對(duì)后續(xù)外業(yè)的控制較為簡(jiǎn)單便捷，能對(duì)一些自然災(zāi)害進(jìn)行有效的測(cè)繪，它具有低投入、高回報(bào)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)運(yùn)用低空航攝無(wú)人機(jī)拍攝，人們能及時(shí)獲得自然災(zāi)害的信息，并提出合理的解決措施。隨著無(wú)人機(jī)遙控系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)生與gps集成的實(shí)現(xiàn)，使用該系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)高空拍攝，這是一種有效的時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)收集手段?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1】趙培， 王光彥， 王之順，等. 消費(fèi)型無(wú)人機(jī)在低空航測(cè)中的可行性應(yīng)用研究j. 礦山測(cè)量， 2018（3）：90.【2】呂山. 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用研究j. 世界有色金屬， 2018（1）：67.【3】李長(zhǎng)青， 曹明蘭， 李亞?wèn)|，等. 低空無(wú)人機(jī)航測(cè)露天礦三維重構(gòu)方法與試驗(yàn)j. 測(cè)繪通報(bào)， 2018（3）：89-92.【4】鄧學(xué)鋒， 賀雅輝， 高宇. 無(wú)人機(jī)大比例尺航測(cè)系統(tǒng)的研制及應(yīng)用j. 測(cè)繪通報(bào)， 2017（6）：87-89.【5】湯堅(jiān)， 楊驥， 宮煦利. 面向電網(wǎng)巡檢的多旋翼無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵