多旋翼無人機傾斜攝影系統(tǒng)在航空攝影測量使用中的經(jīng)驗總結

1、多旋翼無人機傾斜攝影系統(tǒng)在航空攝影測量使用中的經(jīng)驗總結來源：測繪與空間地理信息2018年5月作者：楊兵戰(zhàn)摘 要:對多旋翼無人機傾斜攝影系統(tǒng)在實際使用中的經(jīng)驗進行了總結論述，對設備安裝、設備充電、地磁檢測、航線規(guī)劃、影像*等注意事項和問題解決方案進行了詳細的分析，對低空無人機現(xiàn)場執(zhí)行具有重要的指導意義和參考價值。關鍵詞:多旋翼無人機; 動力電池; 飛控系統(tǒng); 航線規(guī)劃; 高度補償值0 引言測繪無人機被稱為航空遙感領域的新尖兵，具有低成本、高精度、操作簡便的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)測繪、數(shù)字城市建設、地理國情監(jiān)測、災害應急處理等方面得到了很好的應用。其生產(chǎn)成果已對城市產(chǎn)業(yè)、民生、環(huán)境、行政治理、資本配置產(chǎn)生了

2、積極的作用。尤其是傾斜攝影系統(tǒng)為數(shù)字、智慧城市提供了更真實、更完整、高精度的實時、有效的三維空間數(shù)據(jù)。對于低空無人機傾斜攝影系統(tǒng)，筆者通過實際應用和細心摸索，積累了一定的經(jīng)驗，現(xiàn)做如下闡述。1 多旋翼無人機安裝注意事項多旋翼無人機傾斜攝影系統(tǒng)適用于100300 m 高度層的航空攝影數(shù)據(jù)采集飛行任務，尤其適合小范圍重點區(qū)域、困難地區(qū)、小范圍補飛的高分辨率航攝和建模任務。多旋翼無人機一般由無刷電機、電子調速器、飛行控制板、螺旋槳、動力電池、機架等組成，最主要的是飛控系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)集成了主控板、GPS、IMU、電源模塊、LED顯示燈、IOSD 及2.4 G 藍牙電臺地面站。1.1 槳葉安裝飛行前要安

3、裝螺旋槳，首先要檢查槳葉是否完好，是否有裂紋或破損缺口，為了保證飛行安全，及時更換掉破損或有裂痕的槳葉。安裝時要注意正反槳，槳座的螺紋旋轉方向是不同的，要注意母座與公座要對應安裝，否則會造成槳座損壞。槳葉拆卸需要一手緊握電機轉子，一手按照連接座上面的安裝標記反向旋轉，否則越擰越緊，導致破壞槳葉和槳座。1.2 動力電池安裝動力電池表面一定使用3 M 背膠魔術貼，毛面粘貼在電池表面，勾面粘貼在無人機電池艙上，電池艙鎖扣鎖死后，經(jīng)驗推薦用自鎖式扎帶鎖緊，以防止動力電池在飛行過程中由于外界風力過大電池竄動，影響飛行，造成飛機炸機。2 飛行前檢查工作注意事項2.1 動力電池電壓檢查當前旋翼無人機多數(shù)使用

4、鋰聚合物電池，例如: 格氏16 000 mAh 6s 15C 動力電池，電芯組合方式6S1P，6 片電芯串聯(lián)，每片滿電電壓4.2 V，放電后電壓3.70 V，保存電壓最好在3.83.85 V 之間。飛行前，要使用電池平衡顯示器檢測電池電量，正常滿電顯示25.2 V( 64.2 V) ，如果電池電壓不均衡，可以用電池平衡顯示器進行平衡操作。飛行前2 塊動力電池的電量相差不能超過0.1 V。為了延長動力電池的使用壽命，最佳存放電量為3. 83.85 V，在飛行過程中，如果地面站顯示電壓低于22 V，應立即返航，否則不但對電池壽命有影響，而且還可能因為電量不足，造成飛機無法安全返航。2.2 地磁檢校

5、及地磁檢測地磁檢校和作業(yè)前試飛，首先要單獨標注使用2 塊動力電池，這樣可以不浪費其他電池電量，確保飛行作業(yè)的電池使用。選擇一塊空曠的場地，周圍不要有較高建筑物，先手動打開駕駛員遙控器電源開關，然后接通無人機動力電池，5s 內不要有任何操作，讓無人機完成自檢。觀察LED 燈閃爍狀態(tài)，收到4 顆GPS 衛(wèi)星后再進行地磁檢校。檢校后一定斷開電源，再接通電源后試飛。試飛完成后一定要進行飛控數(shù)據(jù)分析，通過多旋翼無人機傾斜攝影系統(tǒng)自帶的DataViewer 軟件提取和查看飛控數(shù)據(jù)質量。飛控數(shù)據(jù)，指飛機通電之后，飛行控制器會開始把各類工作狀態(tài)，如控制、導航信息，記錄在內部存儲介質中，直到飛行器斷電。每次開關

6、機都會產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)文件，編號從小到大排布。當一個log 文件超過450 M 后會被切割，按飛行數(shù)據(jù)大約每分鐘10 M 來估算，450 M 足可以存儲45 min 的飛行數(shù)據(jù)( 一般2 塊動力電池的續(xù)航時間大概在2530 min) 。特別注意要及時清理內部存儲的log( 飛行數(shù)據(jù)) 文件，如果全部文件數(shù)據(jù)量超過存儲空間，系統(tǒng)會全部清除存儲數(shù)據(jù)，導致數(shù)據(jù)丟失無法提交成果，造成項目返工。飛控數(shù)據(jù)分析，主要看姿態(tài)數(shù)據(jù)和OSD( 視頻疊加系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)，內容包括衛(wèi)星數(shù)、俯仰角、橫滾角、偏航角、指南針模長( 也叫磁力計模) 、飛行狀態(tài)等。這里主要看GPS數(shù)量和磁力計模數(shù)據(jù)，衛(wèi)星數(shù)要4 顆，磁力計模曲線值應在

7、7501 800 之間，如果大于1 800，說明飛行任務區(qū)域地磁場較大，干擾無人機飛行。磁場可以用一個三維向量( Mx，My，Mz) 來表示，模長為該向量的長度L =，一般情況飛行環(huán)境的磁場是恒定的，若模長值發(fā)生較大變化，說明外界環(huán)境影響了無人機周圍的磁場，一般來講，磁力計模值發(fā)生500 的變，就可視為無人機受到強磁場的干擾。這就需要查找周圍是否有強磁體、高壓電線、微波塔、地下通道、礦坑等，飛行設計時避開這些區(qū)域。2.3 云臺充電及飛行前檢查無人機傾斜攝影系統(tǒng)相機集成1 個垂直、4 個傾斜相機，像元物理尺寸2. 4 um，滿電工作1. 5 h，影像分辨率0.020.1 m，可以獲取小范圍、高精

8、度的大比例尺傾斜航空影像。由于云臺內部電池長時間不用會自動放電，所以每次使用前一定要為云臺充滿電。云臺充電時一定確保5個鏡頭均不能彈出，設備處于關閉狀態(tài)。充滿電時指示燈全亮。在拷貝影像數(shù)據(jù)時盡量將云臺設備連接電源適配器，以防電腦供電不足使數(shù)據(jù)傳輸中斷。飛行前，云臺手動定點曝光后一定要重啟設備后才能執(zhí)行航拍任務。如果云臺開啟后5 個鏡頭不能同時彈出或者開啟后設備自動關閉，這時要檢查云臺電量和內存TF 卡存儲是否空間不足。一是電量在2 格以下需要充電; 二是要保證有足夠的存儲空間，一般只保留上一架次的影像數(shù)據(jù)。3 航線規(guī)劃設計中應注意的幾點問題航線規(guī)劃設計不但要滿足任務需求，而且要保證飛行安全。也

9、就是應注意航線覆蓋率和高度補償值的設置問題。3.1 航線覆蓋率通過多次飛行任務得出經(jīng)驗，平地地區(qū)航向和旁向重疊率60%就可以，居民區(qū)75%，密集居民區(qū)80%以上，高層建筑區(qū)85%以上。設計中一定注意外擴問題，對于居民樓及高層建筑區(qū)，堅持飛行航高多少米，飛行區(qū)域四周就要外擴多少米，這樣才能保證后期三維模型的精度和完整性。此外，航線走向要跟目標建筑物平行飛行，這樣減少了飛機轉彎時間，大大提高了飛行效率。為保證飛手在視線清晰的空間操作無人機，航線長度最好設計在500 m 以內。3.2 高度補償值的設置到達飛行任務區(qū)域后首先選擇起降場地，地面站連接無人機設置高度補償值后才能進行航線設計。根據(jù)項目要求確

10、定飛行高度，最為可靠的飛行高度計算方法是:飛行高度=相對飛行高度+任務區(qū)域的海拔高。高度補償值使用地面站推薦值為好，前提是地面站已連接無人機，無人機GPS 信號良好。如果在樓頂或高出地面的建筑平臺上起飛，高度補償值的估值應該加上樓高或者平臺的高度。4 航拍過程中緊急問題處理2.4 G 藍牙地面站雖然很好地解決了同頻干擾的問題，但是因為其獨特的無線電特性，也同樣會出現(xiàn)無人機與地面站失聯(lián)的現(xiàn)象。由于其發(fā)射的波長很短，所以微波的直線型很強，但它避讓障礙物的性能就差了。所以無人機在航拍過程中如果發(fā)生失聯(lián)，地面站人員應立即告知飛手旋轉電臺天線，盡量讓電臺與無人機形成直線，躲避障礙物。如始終連接不上，飛手可以通過遙控器監(jiān)視無人機電壓，判斷航線結束時機，遙控無人機平穩(wěn)返航。相反，如果遙控器信號丟失，可以用地面站對無人機進行返航操作。操作方法有兩種: 一是點擊“一鍵返航”按鈕，飛機會自動降落在起降地點。二是鍵盤控制返航，在地面站上點擊“暫?！卑粹o，選擇進入“鍵盤模式”，使用WASD 按鍵控制無人機飛行，直至安全落地。北方冬季航拍作業(yè)時，要時刻觀察動力電池