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楚航測控無人機航空攝影測量系統

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  航空攝影測量數據采集曾經只局限于大型攝影測量公司,現在無人機系統(UAS)可以作為一個革命性的工具用于測量人員及其他地理信息專業人士?,F在天寶公司正在通過簡化曾經復雜且耗時間的過程,制定出一個航空影像測量解決方案新標準。航空影像測量解決方案采用一系列程序可以讓測量和地理信息專業人員從一個安全的地方在很短的時間內(不超過一個小時)收集到大量的數據(幾平方公里)。

  天寶UX5航空影像測量解決方案是一個理想的和革新的工具,可以用于測量、露天礦山、石油天然氣、垃圾填埋和環境保護等方面應用,如:地形調繪、站點及路線規劃、過程監控、體積計算、災害分析,以及各種各樣的其他應用。

  UX5無人機主要特點

  1.堅固可靠地設計

  UX5無人機繼承了上一代無人機的核心特色,比如全天候飛行能力、超輕量設計的機身、這使它能夠不斷使用,得到最好的精度和圖像質量地形數據。

  天寶UX5無人機是基于一個天寶專利的方法生產,它基本結構一個碳纖骨架,內部是發泡聚丙烯泡沫。碳纖框架確保扭轉剛度和硬度,而泡沫具有異常的壓力阻力,沒有記憶效應,這意味著撞擊后它將“反彈”到它原來的形狀。在撞擊時外部泡沫保護內部電子骨,同時在萬一發生事故時會減少物理方面損壞幾率。

  天寶UX5無人機比其他類似的無人機有著更長的使用壽命,它的機翼適合被用來頻繁使用。這個新型機翼的設計使得飛機更為的堅固,而不會影響飛行效率。馬達裝配件、航電控制器(也稱為eBOX)及伺服系統都是采用的耐沖擊塑料。升降翼上復合纖維部分、垂直翼尖上移動和固定部分都是輕量的,其內有模型結構,能夠吸收能量。垂直的翼尖端是用復合材料制造,能在著陸時摩擦地面產生彎曲,從而吸收能量。此外,天寶UX5無人機的腹部是獨特的設計,能夠在著陸時吸收能量,在石子或柏油路面上降低磨損。

  2.極佳的圖像質量和性能

  成果的質量取決于使用的攝影測量設備的質量。創新的天寶UX5無人機被設計遵循最新發展的相機市場,確保最佳圖像質量以及最大攝影測量精度。

  天寶選擇了索尼NEX‐5R單反相機,它具有其很大的APS‐C(CMOS)傳感器和16.1百萬像素。即使在高ISO值時,光敏感度、動態范圍和信號噪聲比大幅增加,從而使噪聲大幅減少。天寶UX5的ISO測定時間很短,它可以使用戶采用一個固定的快門速度和自動變化的ISO值(100–3200),這樣即使在不利的和快速變化的光照條件和陰影區域內,也能使得對比豐富的圖像亮度恒定。這使得用戶在整個飛行過程中無需去調整亮度和手動設置快門速度和ISO值。

  在飛行高度150米,天寶UX5在地面上達到4.8厘米的分辨率,此外,天寶UX5能夠飛低至距地面75米,其地面分辨率為2.4厘米。在這樣一個低高度飛行,相機拍照需要更快快門速度以防止運動模糊。天寶UX5上的索尼NEX‐5R相機能夠采用高ISO值,來補償快門速度過快帶來的采光不足,同時將噪音保持在對攝影測量應用到可接受的程度。

  3.有效提高工作效率

  安裝在前面的APS‐C傳感器,焦距為35毫米等效于UX5相機是22.5毫米,這產生一個寬視野。這意味著,在一個飛行高度150米,天寶UX5拍攝的照片覆蓋范圍235m×157m,比其他UAS要大40%。結合這視場和提高快門速度,天寶UX5拍攝的照片比其他UAS有更大的重疊,從而使得從照片生成的DSM有更高的精度。這些攝影測量技術提高的結合意味著天寶UX5可以比X其他大多數無人機產品在同一高度每次飛行時間內可以覆蓋范圍超過50–75%,這也意味著大大提高工作效率和降低運營成本。

  4.精確著陸

  航空影像飛機的傳統著陸方式有其局限性,必須考慮和解決滑翔斜率和著陸速度。一個高效的飛機具有良好的范圍和覆蓋,有一個缺點就是在空中飛行時會消耗了大量的能量,因為滑翔角相當小。一個急速的方法將意味著減少這誤差但會導致更高的速度。

  通過增加的一個高級控制方法及提高高程測量結果的準確性,天寶UX5已經設計出克服傳統著陸方面的局限性。這個在天寶UX5上高級的控制方法就是推力反轉。在推力反轉時,電動機和螺旋槳的方向正好相反。這相對于在pitch軸方向上有一個相反的螺旋槳。通過反轉推力,螺旋槳開始拉扯空氣而不是推動它。這會幫助無人機抵消下降速度的增加,結果就形成一個下降陡坡。

  推力反轉(也稱為“反向推力”)提供一個高級的控制方法。它依賴將螺旋槳向前的速度變為向后的速度。這是對空氣動力學、電子和控制算法的一個挑戰??諝鈩恿W方面,因為應用脈沖的反向推力可能會導致機翼和升降副翼的失速效應。電子方面,因為從向前速度變成相反的平滑控制對于電子速通過增加的一個高級控制方法及提高高程測量結果的準確性,天寶UX5已經設計出克服傳統著陸方面的局限性。

  5.自動檢查和改進工作流程

  新的TA航空攝影測量模塊是一個獨立的軟件工具,用來規劃飛行任務,執行飛行前的檢查和監控飛行,確??煽康亟Y果。所有的直觀的工作流程都是為了確保成果的可靠性和參與測量人員的安全。

  TA航空攝影測量模塊提供了任務規劃,它可以在辦公室執行或在地面控制站(GCS)上。項目區域和禁區是可在標準的地圖界面上繪制,飛行高度(AGL)、地面采樣距離(GSD)和照片重疊度可以被定義,同時TA軟件會計算出航帶數、飛行線路和飛行時間。起飛地點和降落地點被設定,然后到野外進行飛行測量。

  在野外,操作員可按照數字檢查清單一步一步執行飛前和飛后程序操作。天寶UX5上許多檢查都是通過軟件自動執行的,有了這些向導式數字檢查清單,操作者就不會忘記或跳過每一個重要的步驟,可以確??煽堪踩娘w行。該軟件會要求操作者按照一個固定的飛行后處理程序下載數據和檢核數據,這保障了用戶不會再離開外業場地后才發現數據采集的不完整或不一致。

  UX5無人機性能指標

  硬件

  類型------------------------------------------固定翼

  重量------------------------------------------2.5kg

  翼展------------------------------------------1m

  機翼面積------------------------------------34平方分米

  尺寸-------------------------------------------2500px×1625px×262.5px

  材質-------------------------------------------聚丙烯泡沫塑料;碳纖維框架結構;復合元件

  推進力----------------------------------------電動螺旋槳,700w發動機

  電池--------------------------------------------14.8v,6000mAh

  照相機-----------------------------------------16.1MP APSC定制15mm鏡頭

  控制器------------------------------------------Trimble Tablet Rugged pc

  軟件

  TA航測應用軟件

  ●項目管理

  ●多重航線的任務規劃

  ●飛行前自檢

  ●自動起飛、飛行和著陸

  ●相機自動啟動

  ●自動化防故障裝置安全歷程

  ●用戶故障安全控制命令

  ●自動化數據一致性檢查

  ●傳輸到TBC得到一個用于圖像處理的通用格式

  飛行數據

  續航時間-------------------------50分鐘

  航程-------------------------------60km

  巡航速度------------------------80km

  極限高度------------------------5000m

  飛行前系統設置時間-------------5分鐘

  起飛方式------------------------------彈射器發射

  著陸方式------------------------------機腹著陸

  起飛角度------------------------------30°

  著陸角度------------------------------14°

  著陸范圍------------------------------50m×30m

  天氣限制-----------------------------65kmh和小雨

  通訊和控制頻率-------------------2.4GHz

  通訊和控制范圍-------------------5km

  分辨率(GSD)--------------------60px to 600px

  高于起飛位置(AGL)---------75m to 750m

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