(完整版)无人飞机摄影测量技术研究与应用知识讲解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机地面控制站的要求
TEXT
TEXT
TEXT
TEXT
实时直观 地显示飞行 航迹和飞行 参数及设备 工作状态。
航测对无人机地面控制站的要求
❖ 实现对无人机飞行状态及机载设备工作状态的实时遥控； ❖ 实现对无人机飞行状态及机载设备工作状态的实时遥测； ❖ 实现对无人机飞行航迹和遥测参数的综合处理、显示和记录； ❖ 实现无人机航测信息的实时采集、传输、处理、显示与记录； ❖ 对无人机的自动跟踪定位功能； ❖ 具有任务规划和链路监控能力。
航测对无人机的技术要求
航测对无人机航飞速度要求
Vmin
w 2
s
c
—— 无人机重量 —— 机翼面积 —— 空气密度 —— 飞机最大升力系数
上式说明，为了能实现无人机的低空低速飞行，无人机的荷载一 定要尽量小，来保证无人机总的重量尽量小。
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机起飞降落要求
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
广西地形地貌特点
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
无人飞机起降方式选择
滑跑起飞 滑降
√
弹射起飞
车载起飞
√
伞降
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机飞行姿态有要求
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机飞行姿态有要求
飞机飞行的姿态是靠飞行控制系统来控制的，飞控系统定位定姿 的精度对像片的质量与精度有很大的影响
续航 能力
普通
场地 载荷 操作 安全 成本 要求 能力 要求 性 费用
定点起降 较低 复杂 较低 较高
较高 定点起降 高 普通 较高 昂贵 较高 略高 较高 普通 较高 普通
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机航飞速度要求
—— 像点位移，单位为像素 —— 航摄飞机飞行速度，单位为米/秒 —— 曝光时间，单位为秒 —— 地面分辨率，单位为米
基本要求：起飞降落场地选择要求不高，操作相对简单。 技术要求：固定翼无人飞机起飞必须要有起飞离地速度。
———飞 机起飞离地速度计算式
公式说明无人飞机载重越大，则起飞离地速度越大，要 想飞机达到起飞离地速度，一是自身发动机带动滑跑加速到 离地速度，二是借助外力把飞机加速到离地速度。目前市面 上的几款无人机的起飞离地速度都在60Km/h左右。
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
广西第一测绘院
航测对无人机飞控系统的要求
1、能采集电池电压、GPS导航定位、发动机转速、气压高度、空速等信息 2、具备遥控、半自主、自主三种飞行控制模式 3、具备GPS/INS惯性导航功能、GPS数据输出频率不小于4Hz 4、能实现飞行姿态、飞行高度、飞行速度的稳定控制 5、可预置航线、航点间具备沿线飞行和斜坡飞行模式，能实现对飞行航迹 控制 6、航路点数量大于1000，航路点数据可在飞行中修改、目标航点可实时修 改 7、飞行姿态稳定度控制：横滚角应小于±3°、俯仰角应小于±3°、航向 角误差应小于±3°； 8、航迹控制精度：偏航距应小于±20m、航高差应小于±20m、直线段航 迹弯曲度应小于±5°。
广西第一测绘院
明确任务、收集及分析资料 方案制定、航线设计
野外实地踏勘、起飞场地确认 无人机航空摄影 像控点布设
影像自动化处理 像控点测量
空中三角测量区域网平差
影像快速获取
Βιβλιοθήκη Baidu可用已有地形资料
DEM生成 DOM生成
模型恢复 DLG数据采集
DLG成果
大比例成图
成果应用
广西第一测绘院
研究任务
影像 快速 获取
影像 自动化
处理
大比例尺 成图
数据 应用
1、无人飞机 2、影像传感器 3、航线设计 4、飞行控制
1、GPS辅助
2、像控布设测量 3、空三自动化处 理
1、DOM 2、DEM 3、DLG 4、三维建模
1、应急救灾 2、土地整治 3、新农村建设 4、数字城市 5……
广西第一测绘院
二、影像快速获取技术研究
无人机摄影测量技术研究与应用
二0一三年十月
主要内容
1
引言
2 影像快速获取技术研究 3 影像自动化处理技术研究
4 大比例尺成图技术研究
5 应用与推广
广西第一测绘院
一、引言
广西第一测绘院
广西第一测绘院
技术路线
本研究的技术路线是综合利用无人飞机技术、数字图像处理技术、 GPS技术、广西CORS技术、航空摄影测量技术、GIS技术、无线通信技 术等多种先进技术，根据 广西地形地貌和气候特点、以无人飞机为飞行 载体，搭载非量测数码相机作为影像获取系统，采用GPS导航实现无人飞 机的自动飞行和影像的获取，并以数字图像处理技术和航空摄影测量技术 为理论基础，实现影像数据的快速获取、空间定位、自动拼接以及地理信 息数据的获取与更新。
成图比例尺与地面分辨率关系
成图比例尺 地面分辨率值（cm）
1:500
≤5
1:1000
8~10
1:2000
15~20
当进行大比例尺测图要求高分辨率（例 如5cm）影像时，为保证影像清晰（例 如，要求像移小于1cm），则必须限制 航速（例如，快门1/1000秒时，航速低 于36km/h）。
广西第一测绘院
广西第一测绘院
无人机类型选择
3、固定翼无人机
优点：抗风能力强、稳定性好 续航能力好、 操作相对简单 作业效率高、成本相对较低
缺点：起飞降落场地有一定要求 有效载荷相对较低
广西第一测绘院
无人机类型选择
各种类型无人机参数对比表
类型 旋翼无人机
稳定 抗风 性 能力
差 较低
无人飞艇 较好 较低 固定翼无人机 好 较高
航测对无人机的技术要求
航测对无人机数据链路的要求
❖ 遥控频率：
L 波段
❖ 调制方式：
FHSS
❖ 遥控功率：
1W
❖ 遥测频率：
L 波段
❖ 调制方式：
FHSS
❖ 遥测功率：
1W
❖ 遥测频点：
16个
❖ 控制半径：
30km
❖ 任务航线规划：
≥10条
❖ 地面控制站可同时控制数量： 不小于3架
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
无人机平台选择 影像获取传感器的研究 航线设计与规划
广西第一测绘院
无人机类型选择
1、无人直升机
优点：起飞降落不需要场地要求 缺点：抗湍流的能力差
稳定性差、续航能力较差 操作较复杂、载荷较低。
广西第一测绘院
无人机类型选择
2、无人飞艇
优点：载荷能力大、起降要求不高 安全性相对较高
缺点：抗风能力差 成本高 运输携带不方便 效率较低
航测对无人机的技术要求
航测对无人机地面控制站的要求
TEXT
TEXT
TEXT
TEXT
实时直观 地显示飞行 航迹和飞行 参数及设备 工作状态。
航测对无人机地面控制站的要求
❖ 实现对无人机飞行状态及机载设备工作状态的实时遥控； ❖ 实现对无人机飞行状态及机载设备工作状态的实时遥测； ❖ 实现对无人机飞行航迹和遥测参数的综合处理、显示和记录； ❖ 实现无人机航测信息的实时采集、传输、处理、显示与记录； ❖ 对无人机的自动跟踪定位功能； ❖ 具有任务规划和链路监控能力。
航测对无人机的技术要求
航测对无人机航飞速度要求
Vmin
w 2
s
c
—— 无人机重量 —— 机翼面积 —— 空气密度 —— 飞机最大升力系数
上式说明，为了能实现无人机的低空低速飞行，无人机的荷载一 定要尽量小，来保证无人机总的重量尽量小。
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机起飞降落要求
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
广西地形地貌特点
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
无人飞机起降方式选择
滑跑起飞 滑降
√
弹射起飞
车载起飞
√
伞降
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机飞行姿态有要求
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机飞行姿态有要求
飞机飞行的姿态是靠飞行控制系统来控制的，飞控系统定位定姿 的精度对像片的质量与精度有很大的影响
续航 能力
普通
场地 载荷 操作 安全 成本 要求 能力 要求 性 费用
定点起降 较低 复杂 较低 较高
较高 定点起降 高 普通 较高 昂贵 较高 略高 较高 普通 较高 普通
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
航测对无人机航飞速度要求
—— 像点位移，单位为像素 —— 航摄飞机飞行速度，单位为米/秒 —— 曝光时间，单位为秒 —— 地面分辨率，单位为米
基本要求：起飞降落场地选择要求不高，操作相对简单。 技术要求：固定翼无人飞机起飞必须要有起飞离地速度。
———飞 机起飞离地速度计算式
公式说明无人飞机载重越大，则起飞离地速度越大，要 想飞机达到起飞离地速度，一是自身发动机带动滑跑加速到 离地速度，二是借助外力把飞机加速到离地速度。目前市面 上的几款无人机的起飞离地速度都在60Km/h左右。
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
广西第一测绘院
航测对无人机飞控系统的要求
1、能采集电池电压、GPS导航定位、发动机转速、气压高度、空速等信息 2、具备遥控、半自主、自主三种飞行控制模式 3、具备GPS/INS惯性导航功能、GPS数据输出频率不小于4Hz 4、能实现飞行姿态、飞行高度、飞行速度的稳定控制 5、可预置航线、航点间具备沿线飞行和斜坡飞行模式，能实现对飞行航迹 控制 6、航路点数量大于1000，航路点数据可在飞行中修改、目标航点可实时修 改 7、飞行姿态稳定度控制：横滚角应小于±3°、俯仰角应小于±3°、航向 角误差应小于±3°； 8、航迹控制精度：偏航距应小于±20m、航高差应小于±20m、直线段航 迹弯曲度应小于±5°。
广西第一测绘院
明确任务、收集及分析资料 方案制定、航线设计
野外实地踏勘、起飞场地确认 无人机航空摄影 像控点布设
影像自动化处理 像控点测量
空中三角测量区域网平差
影像快速获取
Βιβλιοθήκη Baidu可用已有地形资料
DEM生成 DOM生成
模型恢复 DLG数据采集
DLG成果
大比例成图
成果应用
广西第一测绘院
研究任务
影像 快速 获取
影像 自动化
处理
大比例尺 成图
数据 应用
1、无人飞机 2、影像传感器 3、航线设计 4、飞行控制
1、GPS辅助
2、像控布设测量 3、空三自动化处 理
1、DOM 2、DEM 3、DLG 4、三维建模
1、应急救灾 2、土地整治 3、新农村建设 4、数字城市 5……
广西第一测绘院
二、影像快速获取技术研究
无人机摄影测量技术研究与应用
二0一三年十月
主要内容
1
引言
2 影像快速获取技术研究 3 影像自动化处理技术研究
4 大比例尺成图技术研究
5 应用与推广
广西第一测绘院
一、引言
广西第一测绘院
广西第一测绘院
技术路线
本研究的技术路线是综合利用无人飞机技术、数字图像处理技术、 GPS技术、广西CORS技术、航空摄影测量技术、GIS技术、无线通信技 术等多种先进技术，根据 广西地形地貌和气候特点、以无人飞机为飞行 载体，搭载非量测数码相机作为影像获取系统，采用GPS导航实现无人飞 机的自动飞行和影像的获取，并以数字图像处理技术和航空摄影测量技术 为理论基础，实现影像数据的快速获取、空间定位、自动拼接以及地理信 息数据的获取与更新。
成图比例尺与地面分辨率关系
成图比例尺 地面分辨率值（cm）
1:500
≤5
1:1000
8~10
1:2000
15~20
当进行大比例尺测图要求高分辨率（例 如5cm）影像时，为保证影像清晰（例 如，要求像移小于1cm），则必须限制 航速（例如，快门1/1000秒时，航速低 于36km/h）。
广西第一测绘院
广西第一测绘院
无人机类型选择
3、固定翼无人机
优点：抗风能力强、稳定性好 续航能力好、 操作相对简单 作业效率高、成本相对较低
缺点：起飞降落场地有一定要求 有效载荷相对较低
广西第一测绘院
无人机类型选择
各种类型无人机参数对比表
类型 旋翼无人机
稳定 抗风 性 能力
差 较低
无人飞艇 较好 较低 固定翼无人机 好 较高
航测对无人机的技术要求
航测对无人机数据链路的要求
❖ 遥控频率：
L 波段
❖ 调制方式：
FHSS
❖ 遥控功率：
1W
❖ 遥测频率：
L 波段
❖ 调制方式：
FHSS
❖ 遥测功率：
1W
❖ 遥测频点：
16个
❖ 控制半径：
30km
❖ 任务航线规划：
≥10条
❖ 地面控制站可同时控制数量： 不小于3架
广西第一测绘院
航测对无人机的技术要求
无人机平台选择 影像获取传感器的研究 航线设计与规划
广西第一测绘院
无人机类型选择
1、无人直升机
优点：起飞降落不需要场地要求 缺点：抗湍流的能力差
稳定性差、续航能力较差 操作较复杂、载荷较低。
广西第一测绘院
无人机类型选择
2、无人飞艇
优点：载荷能力大、起降要求不高 安全性相对较高
缺点：抗风能力差 成本高 运输携带不方便 效率较低