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楚航测控无人机航空摄影测量系统

楚航测控无人机航空摄影测量系统

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  航空摄影测量数据采集曾经只局限于大型摄影测量公司,现在无人机系统(UAS)可以作为一个革命性的工具用于测量人员及其他地理信息专业人士。现在天宝公司正在通过简化曾经复杂且耗时间的过程,制定出一个航空影像测量解决方案新标准。航空影像测量解决方案采用一系列程序可以让测量和地理信息专业人员从一个安全的地方在很短的时间内(不超过一个小时)收集到大量的数据(几平方公里)。

  天宝UX5航空影像测量解决方案是一个理想的和革新的工具,可以用于测量、露天矿山、石油天然气、垃圾填埋和环境保护等方面应用,如:地形调绘、站点及路线规划、过程监控、体积计算、灾害分析,以及各种各样的其他应用。

  UX5无人机主要特点

  1.坚固可靠地设计

  UX5无人机继承了上一代无人机的核心特色,比如全天候飞行能力、超轻量设计的机身、这使它能够不断使用,得到最好的精度和图像质量地形数据。

  天宝UX5无人机是基于一个天宝专利的方法生产,它基本结构一个碳纤骨架,内部是发泡聚丙烯泡沫。碳纤框架确保扭转刚度和硬度,而泡沫具有异常的压力阻力,没有记忆效应,这意味着撞击后它将“反弹”到它原来的形状。在撞击时外部泡沫保护内部电子骨,同时在万一发生事故时会减少物理方面损坏几率。

  天宝UX5无人机比其他类似的无人机有着更长的使用寿命,它的机翼适合被用来频繁使用。这个新型机翼的设计使得飞机更为的坚固,而不会影响飞行效率。马达装配件、航电控制器(也称为eBOX)及伺服系统都是采用的耐冲击塑料。升降翼上复合纤维部分、垂直翼尖上移动和固定部分都是轻量的,其内有模型结构,能够吸收能量。垂直的翼尖端是用复合材料制造,能在着陆时摩擦地面产生弯曲,从而吸收能量。此外,天宝UX5无人机的腹部是独特的设计,能够在着陆时吸收能量,在石子或柏油路面上降低磨损。

  2.极佳的图像质量和性能

  成果的质量取决于使用的摄影测量设备的质量。创新的天宝UX5无人机被设计遵循最新发展的相机市场,确保最佳图像质量以及最大摄影测量精度。

  天宝选择了索尼NEX‐5R单反相机,它具有其很大的APS‐C(CMOS)传感器和16.1百万像素。即使在高ISO值时,光敏感度、动态范围和信号噪声比大幅增加,从而使噪声大幅减少。天宝UX5的ISO测定时间很短,它可以使用户采用一个固定的快门速度和自动变化的ISO值(100–3200),这样即使在不利的和快速变化的光照条件和阴影区域内,也能使得对比丰富的图像亮度恒定。这使得用户在整个飞行过程中无需去调整亮度和手动设置快门速度和ISO值。

  在飞行高度150米,天宝UX5在地面上达到4.8厘米的分辨率,此外,天宝UX5能够飞低至距地面75米,其地面分辨率为2.4厘米。在这样一个低高度飞行,相机拍照需要更快快门速度以防止运动模糊。天宝UX5上的索尼NEX‐5R相机能够采用高ISO值,来补偿快门速度过快带来的采光不足,同时将噪音保持在对摄影测量应用到可接受的程度。

  3.有效提高工作效率

  安装在前面的APS‐C传感器,焦距为35毫米等效于UX5相机是22.5毫米,这产生一个宽视野。这意味着,在一个飞行高度150米,天宝UX5拍摄的照片覆盖范围235m×157m,比其他UAS要大40%。结合这视场和提高快门速度,天宝UX5拍摄的照片比其他UAS有更大的重叠,从而使得从照片生成的DSM有更高的精度。这些摄影测量技术提高的结合意味着天宝UX5可以比X其他大多数无人机产品在同一高度每次飞行时间内可以覆盖范围超过50–75%,这也意味着大大提高工作效率和降低运营成本。

  4.精确着陆

  航空影像飞机的传统着陆方式有其局限性,必须考虑和解决滑翔斜率和着陆速度。一个高效的飞机具有良好的范围和覆盖,有一个缺点就是在空中飞行时会消耗了大量的能量,因为滑翔角相当小。一个急速的方法将意味着减少这误差但会导致更高的速度。

  通过增加的一个高级控制方法及提高高程测量结果的准确性,天宝UX5已经设计出克服传统着陆方面的局限性。这个在天宝UX5上高级的控制方法就是推力反转。在推力反转时,电动机和螺旋桨的方向正好相反。这相对于在pitch轴方向上有一个相反的螺旋桨。通过反转推力,螺旋桨开始拉扯空气而不是推动它。这会帮助无人机抵消下降速度的增加,结果就形成一个下降陡坡。

  推力反转(也称为“反向推力”)提供一个高级的控制方法。它依赖将螺旋桨向前的速度变为向后的速度。这是对空气动力学、电子和控制算法的一个挑战。空气动力学方面,因为应用脉冲的反向推力可能会导致机翼和升降副翼的失速效应。电子方面,因为从向前速度变成相反的平滑控制对于电子速通过增加的一个高级控制方法及提高高程测量结果的准确性,天宝UX5已经设计出克服传统着陆方面的局限性。

  5.自动检查和改进工作流程

  新的TA航空摄影测量模块是一个独立的软件工具,用来规划飞行任务,执行飞行前的检查和监控飞行,确保可靠地结果。所有的直观的工作流程都是为了确保成果的可靠性和参与测量人员的安全。

  TA航空摄影测量模块提供了任务规划,它可以在办公室执行或在地面控制站(GCS)上。项目区域和禁区是可在标准的地图界面上绘制,飞行高度(AGL)、地面采样距离(GSD)和照片重叠度可以被定义,同时TA软件会计算出航带数、飞行线路和飞行时间。起飞地点和降落地点被设定,然后到野外进行飞行测量。

  在野外,操作员可按照数字检查清单一步一步执行飞前和飞后程序操作。天宝UX5上许多检查都是通过软件自动执行的,有了这些向导式数字检查清单,操作者就不会忘记或跳过每一个重要的步骤,可以确保可靠安全的飞行。该软件会要求操作者按照一个固定的飞行后处理程序下载数据和检核数据,这保障了用户不会再离开外业场地后才发现数据采集的不完整或不一致。

  UX5无人机性能指标

  硬件

  类型------------------------------------------固定翼

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

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

  机翼面积------------------------------------34平方分米

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

  材质-------------------------------------------聚丙烯泡沫塑料;碳纤维框架结构;复合元件

  推进力----------------------------------------电动螺旋桨,700w发动机

  电池--------------------------------------------14.8v,6000mAh

  照相机-----------------------------------------16.1MP APSC定制15mm镜头

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

  软件

  TA航测应用软件

  ●项目管理

  ●多重航线的任务规划

  ●飞行前自检

  ●自动起飞、飞行和着陆

  ●相机自动启动

  ●自动化防故障装置安全历程

  ●用户故障安全控制命令

  ●自动化数据一致性检查

  ●传输到TBC得到一个用于图像处理的通用格式

  飞行数据

  续航时间-------------------------50分钟

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

  巡航速度------------------------80km

  极限高度------------------------5000m

  飞行前系统设置时间-------------5分钟

  起飞方式------------------------------弹射器发射

  着陆方式------------------------------机腹着陆

  起飞角度------------------------------30°

  着陆角度------------------------------14°

  着陆范围------------------------------50m×30m

  天气限制-----------------------------65kmh和小雨

  通讯和控制频率-------------------2.4GHz

  通讯和控制范围-------------------5km

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

  高于起飞位置(AGL)---------75m to 750m