本资料来自网路,感谢原作者安老师虽天天上来学习,但基本潜水,久未上贴,实是无话可说。
将近一年,我和我的弟兄们只做了一件事:用无人机尝试航拍正射影像。
年终将至,总该交作业了……一、无人机的调试“工欲善其事,必先利其器”,飞行平台是航拍的必要条件,而能够进行正射影像航拍的无人机必须满足下面的条件:1、飞行器必须定高飞行(允许有5%以内的误差),否则拍出的照片无法拼接;2、飞行器必须有良好的寻迹能力,航线水平误差10%以内;3、飞行器自身飞行姿态必须稳定,在没有正射云台的情况下,稳定的飞行姿态是保持相机正射的必要条件;4、最后,最重要的,飞行器必须有齐备的安全保障,否则商业运作就是一句空话。
我们选用的是常规布局的固定翼飞机,虽“相貌平平”,但气动性能良好,完全可以满足我们的作业需要。
我们的无人机自驾仪的选用着实让我费了一番心机。
按道理应该选用国外成品自驾仪,但技术支持却让我不放心,在经过认真地比较分析后,我选用了国产的UP-10自驾仪。
关于这款自驾仪的技术参数和指标,我就不赘述了,坛子里的“飞鼠”就是UP-10的开发者。
找他要一份UP-10的说明书,就都清楚了。
我只想谈谈我用这款自驾仪的体会。
安装在飞机里的UP-10自驾仪自驾仪不同于其它的电子设备,买回来就能用。
由于与之配用的飞机不同,各种参数的设置调整也不尽相同,还会有一些针对特殊需要的二次开发和改进工作。
在这里我由衷地感谢“飞鼠”同志,其热情的服务态度,精湛的技术水平,稳定的产品质量,娴熟的二次开发能力,使我们的飞行试验一直很顺利。
敬业的凤凰卫视记者我们前后共订购了“飞鼠”5套自驾仪。
此间我们一起就改进自驾仪和地面工作站软件进行了多次试飞和研讨,“飞鼠”同志对自驾仪和飞控软件进行了十几项升级改进和二次功能开发。
比如数传电台和天馈系统的优化、增加“发动机转速异常报警”、增加“关闭接收机功能”以增强抗干扰能力、预设“停车后最小空速”、优化“机载电池监控功能”、增加“滚转和俯仰角度”同步记录、在航线上“回放照片位置”、G-MO USE位置同步显示、提取自动跟踪天线基准方位信号等。
强大的技术支持和良好的合作态度是我们试飞顺利进行的保证!飞鼠(左二)正在和我们一起进行航线规划九个多月以来,我们一共装配了5架无人机,试飞里程超过8000km。
事实证明:UP-10是一款性能稳定、控制精准、可靠性高、操作简便的自驾仪。
其良好的飞控特性、便捷的参数修改、友好的软件界面、开放的二次开发潜力,合理的销售价格、到位的技术支持都证明它是一款不可多得的国产优秀自驾仪。
专注的瞬间除自驾仪外,我们对飞机的动力系统、接收机及舵机的供电系统、发动机供油系统、GPS天线、数传电台设置参数、天馈系统等都做了相应的改进和优化,出于安全的考虑,我们还为每架飞机都配置了降落伞。
装配无人机相对于模型飞机,无人机上有更为复杂的供电要求和抗干扰要求。
GPS 模块、自驾仪、数传电台、接收机、舵机、照相机、发动机点火盒等都需要电源,而工作中的GPS、数传电台、发动机等都有可能对飞控系统产生干扰。
因此,合理配置这些电源和消除各种干扰就成了我们首先要解决的问题。
自行研发的飞艇正射云台经过反复试验,最后我们确定:为GPS模块、自驾仪、数传电台设置专用的滤波电源,为接收机和舵机提供大容量镍氢电源,照相机和发动机点火盒各自使用专用电源;同时,对有可能产生干扰的设备和器件,采取有效的屏蔽设施。
在整合电源配置方案时,我们充分考虑了飞机减重和续航时间的囿限,做到供电系统和燃油系统的良好匹配。
双缸发动机降落伞的设置是非常必要的,由于我们作业地点多在城乡建筑物和人员、车辆集中区域,在没有更为可靠的安全手段之前,唯有降落伞是最后的“救命稻草”。
这种最原始的保护方式恰恰就成了最可靠的保护方式。
我们在广东顺德北窖飞行时,因地面工厂干扰导致发动机意外熄火,多亏UP-10有“自动开伞”功能,失控飞机在离地面100m高度时自动打开降落伞,才没有对地面人员造成伤害,万幸也!二、地面工作站所谓“地面工作站”其实是一个广义的概念,它不仅指地面工作站软件,还包括笔记本电脑、照片存储介质、工作车辆、外场交(直)流供电、通讯联络、数传接收天线、G-MOUSE监控、事故应急处理等内容。
地面工作站整合地面工作站工作,不仅是一个花钱购置必要设备的事,还是一个作业规范的建立和完善。
起飞前的检查非常重要!很多人说起无人机的成本,脑子里就只有自驾仪、飞机和遥控器。
殊不知,花钱的地方还多着呢……笔记本电脑:我们原来选用的是带有9针串口的DELL D-610,但这款电脑屏幕亮度不够,电池续航时间短,抗震性很差。
我们现在全部换成I BM T30,其超长的电池续航能力和钛合金机壳实为外业之首选!每次飞行返航,拷贝照片是很耽误时间的工作,我们配备了若干个金士顿CF/4G高速卡和另一台电脑,飞机降落后,立即换卡。
不再为拷贝照片耽误时间了。
地面工作站外场供电是挺麻烦的事,市面上普通的逆变电源,标称的功率徒有虚名!而且是方波输出。
我们采用专业的正弦波逆变电源,解决了外场供电的问题。
起飞前测试发动机至于通讯联络,则是提高工作效率和保证联络畅通的关键。
我们现在配备的是MOTO GP88大功率对讲机和高增益收发天线,以车载台为指挥中心,保证了在10km范围内的通讯联络。
数传接收天线是UP-10配套供应的,有鞭状全向和八木定向两种。
经实际测量:鞭状全向天线有效距离10km,八木定向天线有效距离大于20k m。
晚霞中的数传天线G-MOUSE监控是保证飞行安全的有效措施。
在实地飞行时,我们有一辆车和两个工作人员携带遥控器和笔记本电脑跟踪飞机进行“移动监控”,在UP-10的飞控软件里,可以同时显示跟踪车辆和飞机的移动轨迹,并能快速确定二者之间的方位和距离。
当飞机发生意外时,监控车辆上的工作人员能在第一时间采取有效措施控制飞机迫降或远离危险区域。
这看似“多余”的措施,实际上为稳定我们心理起到了很大的作用。
玩过无人机的朋友都会对飞机超视距飞行后有切身的感受:就盼着飞机出现在视线里,否则这颗心就一直悬着,那叫一个“紧张”,呵呵……G-MOUSE移动监控三、照相机的选用和设置如果说一架好的无人机只是提供了航拍的飞行平台的话,那么合理选择和设置照相机就是满足航拍要求的最终保证了。
什么样的数码相机能够用来航拍?不同的人有不同的标准。
我这里只想做一个基本的评价:1、有手动设置快门速度和光圈大小功能(M档)2、最高快门速度不低于1/2000s3、最大光圈不小于2.84、有ISO调整功能5、能换用定焦镜头6、有外接电子快门接口7、象素不小于800w8、使用锂电9、最好有防手抖功能还有一点必须指出:要想拍出好的照片,合适的滤镜必不可少!这是因为从空中鸟瞰大地,空气中的尘霾会将阳光反射到镜头里面。
造成拍摄画面的光晕或者影响清晰度。
加上合适的滤镜可以在一定程度上减小这种影响。
根据气象条件和空气质量的不同,UV镜、减雾镜、黄镜、红镜、偏振镜等都有可能用上。
至于什么条件用什么滤镜,无法一言以蔽之。
只能凭经验了。
我们使用佳能EOS350D,配EOS系列24-28mm/f2.8定焦镜头。
将照相机安装到飞机上照相机的设置至关重要!通常采用Tv(速度优先)模式,并且不小于1 /800s。
但我们更建议使用全手动模式。
因为采用Tv模式,意味着光圈是自动的,这样当地物亮度不同(比如拍摄水面和农田)时,曝光是变化的,光圈也是变化的。
如此拍摄的照片,有可能曝光不同,后期拼接就有问题了。
但采用全手动拍摄,要求很高,固定的光圈速度,很难把握曝光量,即使是使用曝光表,因为地物亮度和光线变化不同,很难设置,有时还还不如采用Tv模式。
有了这样的技术资料,计算相机镜头的拍摄角度就方便多了……搞航拍的都知道,通常要把相机的焦距设置在“无穷远”,靠景深来保证照片的清晰度。
但如何把相机的焦距设置在“无穷远”?不是简单的把镜头的焦距环拧到头就行了。
需要根据不同镜头进行调整。
同时还要固定调整好的镜头焦距环,以免发动机产生的振动使焦距环产生位移。
照片的size设置,不是越大越好!要根据飞行高度、成图比例、CF卡容量和存储速度、相机快门响应速度、连续拍摄最小间隔时间等因素综合考虑。
振翅高飞相机的减震防抖很难处理,高速旋转的发动机就是一个巨大的高频振动源!加上飞机机体的共振、机翼的振动以及上述振动所产生的综合振动,再加上100km/h的航速,想拍出清晰的照片,真不容易!以前我们采用被动减震方式,效果虽然不错,但过于柔软的减震介质影响了照相机的正射姿态。
现在我们正研发“重力式翼面可变迎角阻尼减震正射云台”,希望能彻底解决减震和正射效果之间的矛盾。
最后需要说明的是,照相机的镜头必须经过专业机构的检校,用检校出来的参数才能进行影像的纠偏工作。
即便如此,普通数码照相机拍摄的影像也无法满足测绘意义上的要求,此文不做深入探讨。
鹰击长空四、航线规划和作业计划看似简单的航线规划和作业计划,实际上非常复杂。
井井有条的工作现场面对一个有具体要求的作业任务,客户会提出很多苛刻的要求。
为了满足客户的要求,就要合理规划航线和作业计划。
在知道所拍摄区域的面积、飞行空域、成图比例、精度和分辨率要求等条件后,规划航线和作业计划包括这样一些工作:1、作业现场的勘查2、飞行高度的确定;3、飞行速度的确定;4、起降场地的甄选;5、航线密度的确定;6、航线方向的确定;7、迫降场地的确定;8、监控线路的确定;9、相机参数的确定;10、照片文件的设定;11、相机滤镜的选择;12、航向叠片率和旁轴叠片率的确定;13、镜头的选用;14、拍摄范围的确定15、作业时间的确定;16、地物坐标采集…… ……哈,还不是夸张!准备工作真的是这么繁杂……在地图上规划航线实际飞行航线(蓝色轨迹)五、作业规范的建立跟模型爱好者不同的是,我们搞无人机是希望将其产业化,能够商业运作。
君不见,时下玩无人机的大有人在,但靠无人机赚钱的却寥寥无几。
无人机的产业化,不完全是技术问题,更多的是应用领域问题。
对于我国目前的无人机行业(姑且称之为行业吧,因为中国事实上还没有形成这个行业),炒概念的多,搞研发的多,能够进入一个应用领域的少。
当然,我只是指民营企业,军方和院校科研单位俺不了解。
计算航向叠片率和旁轴叠片率的手稿无人机的核心技术是自驾仪,但仅有自驾仪是远远不够的!作为一个飞行平台,“系统集成”是很多UAV爱好者的高门槛!航拍绝不是飞机上挂个照相机就行的事。
为此,我们非常重视作业规范的建立。
外业作业规范、飞行记录、飞行报告、航拍作业规范、航拍数据交迄规范、GE影像下载规范、后期修图规范、拼图作业规程、成图交迄标准、数据备份……随着我们对无人机和相关作业的理解,这些规范性的条文应运而生,并且要保证绝对的执行力!小到电池的充电、影像数据的交接,大到飞行数据文件包、影像数据后期处理流程,都要有严格的规范。