無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)論文(2)
無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)論文篇二
無人機(jī)遙感技術(shù)的測(cè)繪應(yīng)用
摘要：本文對(duì) 無人機(jī)遙感平臺(tái)及在測(cè)量中的應(yīng)用作了闡述。
關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感平臺(tái);攝影測(cè)量;技術(shù)應(yīng)用
中圖分類號(hào)：P231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：
無人機(jī)遙感技術(shù)作為一種新型的航空攝影測(cè)量方式，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，已成為傳統(tǒng)航空攝影的有效補(bǔ)充。無人機(jī)遙感技術(shù)以其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低、起飛迅速等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，在地理國情監(jiān)測(cè)、應(yīng)對(duì)重大突發(fā)事件、數(shù)字城市建設(shè)、國土資源調(diào)查測(cè)繪等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了積極的作用。
1無人機(jī)遙感技術(shù)
無人機(jī)遙感是利用先進(jìn)的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，快速獲取國土、資源、環(huán)境等空間遙感信息，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。
技術(shù)特點(diǎn)：第一，對(duì)場(chǎng)地要求低，作業(yè)方式靈活快捷，能快速響應(yīng)拍攝任務(wù);第二，平臺(tái)構(gòu)建，維護(hù)以及作業(yè)成本相對(duì)較低;第三，因其飛行高度低，能夠獲取大比例尺高精度的影像，在局部信息獲取方面有著巨大的優(yōu)勢(shì);第四，飛行高度一般低于1000m，不必申請(qǐng)空域;第五，能夠獲取高重疊度的影像，增強(qiáng)后續(xù)處理的可靠性;第六，便于攜帶轉(zhuǎn)移方便。
2無人機(jī)獲得的遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)
通常飛機(jī)會(huì)在2km~12km的對(duì)流層或者12km~25km的平流層底部飛行，飛機(jī)在這一高度高速飛行時(shí)姿態(tài)平穩(wěn)。超低空航空飛行時(shí)影響因素很多，陣風(fēng)、熱空氣的升力、高壓輸電線發(fā)出的電磁干擾、通訊高塔等對(duì)飛機(jī)的飛行、控制都有影響。所以飛機(jī)獲取的數(shù)據(jù)姿態(tài)角通常較大，尤其是航偏角，影像比例尺變化也非常明顯。使用這一數(shù)據(jù)獲取方式通常測(cè)區(qū)的范圍較小，在短時(shí)間內(nèi)就可以完成數(shù)據(jù)獲取的任務(wù)。
傳統(tǒng)的方法很難快速檢測(cè)獲取數(shù)據(jù)質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有問題再將飛機(jī)等設(shè)備重新運(yùn)到測(cè)區(qū)補(bǔ)飛，成本過高。這就需要一種可以快速地處理原始數(shù)據(jù)，拼接出測(cè)區(qū)概略圖的方法，雖說不能用于精確測(cè)量定位，但也具有很高的實(shí)用價(jià)值。
3在測(cè)量中的應(yīng)用
3.1無人機(jī)平臺(tái)攝影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成
基于無人機(jī)遙感平臺(tái)構(gòu)建的攝影測(cè)量系統(tǒng)主要由以下幾部分組成(如圖 1 所示)：1無人機(jī)飛行平臺(tái);2 飛行控制系統(tǒng);3 影像獲取設(shè)備;4 通信設(shè)備;5 遙控設(shè)備;6 地面信息接收與處理設(shè)備。其飛行控制系統(tǒng)主要包括：穩(wěn)定飛行姿態(tài)的垂直陀螺，獲取飛行平臺(tái)位置信息的 GPS 接收天線，以及控制飛機(jī)自主飛行的微處理器。地面配套設(shè)備主要包括：實(shí)時(shí)影像的接收與顯示的數(shù)據(jù)接收終端，數(shù)碼相機(jī)獲取的地面高清影像的數(shù)據(jù)處理終端，以及控制飛機(jī)起降、飛行和拍攝的遙控設(shè)備。
作業(yè)過程中，垂直陀螺能測(cè)量飛機(jī)的俯仰/翻滾姿態(tài)角，同時(shí)垂直陀螺與微處理技術(shù)的結(jié)合，使飛機(jī)可以在在自主飛行時(shí)保持在近似“水平”狀態(tài)。機(jī)載通信設(shè)備將攝像頭獲取的實(shí)時(shí)影像、GPS 位置數(shù)據(jù)等傳回地面數(shù)據(jù)接收終端，以使地面控制中心對(duì)飛機(jī)的飛行和拍攝情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)修正航向、飛行姿態(tài)等。最終獲取的高清影像通過地面相配套的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站進(jìn)行處理，由于這些影像重疊度較大(可達(dá)到 90%)、傾斜角與傳統(tǒng)攝影測(cè)量相比較大等特點(diǎn)，其具體處理方法與傳統(tǒng)的方法有一定的區(qū)別。
3.2系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
3.2.1 飛行平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)?；跓o人機(jī)的攝影測(cè)量遙感平臺(tái)還處于起步階段，還沒有一套完整的作業(yè)規(guī)范?，F(xiàn)行的航測(cè)規(guī)范主要是參照大多數(shù)測(cè)繪單位現(xiàn)有的技術(shù)條件和儀器設(shè)備制定的，而無人機(jī)作為一種新型的低空對(duì)地觀測(cè)平臺(tái)，主要在 1000m 以下的高度進(jìn)行航拍，且其采用的是高分辨率的數(shù)碼相機(jī)作為成像設(shè)備，與傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量有較大的不同。因此，已有的攝影測(cè)量規(guī)范在這種新型攝影平臺(tái)上并不一定能適用。按照傳統(tǒng)的航測(cè)作業(yè)準(zhǔn)則，有以下幾點(diǎn)參考指標(biāo)：
(1)飛行速度宜在 50～100km/h 之內(nèi);
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)宜在飛機(jī)前進(jìn)方向的后部(以避免湍流的影響);
(3)在發(fā)動(dòng)機(jī)出故障時(shí)，飛機(jī)應(yīng)可以安全滑翔降落;
(4)相對(duì)地面的飛行高度的變化應(yīng)小于 5%;
(5)相鄰攝站飛行高度的變化應(yīng)小于 5%;
(6)航攝平臺(tái)在作業(yè)時(shí)其水平誤差不得大于 3°;
(7)測(cè)量飛行速度的誤差不大于 5%;
(8)偏離航線的絕對(duì)誤差不得大于相片旁向覆蓋域的 5%;
(9)因發(fā)動(dòng)機(jī)引起的相機(jī)諧振，其振幅偏擺角在曝光時(shí)間內(nèi)不大于 8.6″。
從現(xiàn)有的相應(yīng)硬件設(shè)備來看，滿足以上這些要求幾乎不存在任何問題 。
3.2.2平臺(tái)穩(wěn)定度指標(biāo)
航攝影像質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系著攝影測(cè)量過程的繁簡(jiǎn)、攝影成圖的工效和精度的，因此，空中攝影測(cè)量對(duì)飛行的質(zhì)量的要求是比較高的。 無人機(jī)平臺(tái)發(fā)展到今天，其自身的穩(wěn)定度有了較大的提高，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在側(cè)風(fēng)小于 4級(jí)的情況下，裝載了飛行控制系統(tǒng)的無人機(jī)自主飛行時(shí)，其沿預(yù)定直線飛行的俯仰角和橫滾角一般都在 3°以內(nèi)。另外，飛行平臺(tái)的穩(wěn)定性主要取決于傳感器的自身精度。GPS 衛(wèi)星定位接收機(jī)的位置精度一般在+/-50 英尺范圍內(nèi);AP30 和 AP50 的氣壓高度傳感器的高度精度約為+/-10 英尺;使用 GPS 高度時(shí)，約為+/-50 英尺;空速傳感器的速度精度約為顯示值的 10%。自主飛行的控制精度主要取決于飛機(jī)自身的性能。對(duì)于一般的飛機(jī)來說，速度保持在設(shè)定值的+/-20%、高度保持在設(shè)定值的+/-50 英尺以內(nèi)沒有任何問題。表 1 是航測(cè)規(guī)范的相關(guān)要求和無人機(jī)自主飛行狀況的折算數(shù)據(jù)的對(duì)比。表中的對(duì)比數(shù)據(jù)只是簡(jiǎn)單換算得到的，但大體上還是能反映出其相互關(guān)系的。
表1 無人機(jī)自主飛行攝影質(zhì)量與相應(yīng)航測(cè)規(guī)范之對(duì)比
3.2.3成圖精度要求
這里從影像地面分辨率出發(fā)，參照 ADS40 數(shù)字航測(cè)相機(jī)的攝影比例尺與地面分辨率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來推求相應(yīng)成圖比例尺對(duì)小型攝影測(cè)量系統(tǒng)的要求。以柯達(dá) DCS 460 為例，將其焦距設(shè)在 25mm，則其對(duì)應(yīng)成圖比例尺的相應(yīng)航高如表 2 所示。計(jì)算出來的攝影平臺(tái)的相對(duì)飛行高度均在小型無人機(jī)攝影平臺(tái)的飛行高度范圍內(nèi)。對(duì)于可更換鏡頭的相機(jī)而言，其相應(yīng)的航高范圍更大，可選擇性更強(qiáng)。在基高比較小的情況下，可以通過加飛骨干網(wǎng)等方法，通過平差處理提高定位精度。
表2固定焦距條件下相應(yīng)成圖比例尺對(duì)應(yīng)的攝影平臺(tái)高度
4結(jié)語
目前，我國 600 多個(gè)大中小城市均不同程度地存在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)周期更新問題,僅靠傳統(tǒng)的有人飛機(jī)航空攝影測(cè)量是無法完成的。另外, 還存在大量小塊區(qū)域的地面影像獲取問題, 這迫切需求一種全新的技術(shù)手段和解決方案,這給無人機(jī)遙感平臺(tái)民用遙感技術(shù)帶來了巨大的市場(chǎng)空間。
看了“無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)論文”的人還看：
2.論無人機(jī)技術(shù)在長江海事監(jiān)管中的應(yīng)用論文
3.淺談我國民用無人機(jī)研制、銷售、使用現(xiàn)狀的思考論文
無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)論文(2)
