《無人機(jī)載荷與行業(yè)應(yīng)用》 課件全套 第1-6章 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)概述- 未來展望與挑戰(zhàn)

無人機(jī)載荷與行業(yè)應(yīng)用第一章 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)概述目 錄

無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)定義項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3項(xiàng)目4

無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)分類

無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)組成

無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)的特點(diǎn)項(xiàng)目1

無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)定義1.定義一般而言，無人機(jī)系統(tǒng)包括五個(gè)分系統(tǒng)，分別為無人機(jī)平臺(tái)分系統(tǒng)、飛控與導(dǎo)航分系統(tǒng)、無人機(jī)任務(wù)載荷分系統(tǒng)、通信鏈路分系統(tǒng)和地面指控分系統(tǒng)。任務(wù)載荷是能夠完成特定任務(wù)的設(shè)備，有時(shí)某些定義將燃油也作為任務(wù)載荷的一部分。注：在本書中，任務(wù)載荷的定義不考慮燃油，以避免對(duì)任務(wù)載荷的討論變得更為復(fù)雜。項(xiàng)目1 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)定義2.任務(wù)載荷的設(shè)計(jì)、選用過程中，應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：任務(wù)載荷對(duì)無人機(jī)平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)的影響。目標(biāo)識(shí)別。目標(biāo)跟蹤。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。無人機(jī)平臺(tái)的載荷能力與裝機(jī)集成限制。疊加坐標(biāo)、日期、時(shí)間等態(tài)勢(shì)信息。地圖匹配關(guān)聯(lián)。圖像分辨率。項(xiàng)目2 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)分類根據(jù)任務(wù)載荷數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性分類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)任務(wù)載荷數(shù)據(jù)處理過程耗時(shí)較短，可在無人機(jī)開展飛行任務(wù)的同時(shí)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)任務(wù)載荷由于數(shù)據(jù)量較大或?qū)?shù)據(jù)處理算力要求高，不具備實(shí)時(shí)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的能力項(xiàng)目2 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)分類根據(jù)任務(wù)載荷用途分類測(cè)繪類任務(wù)載荷巡檢類任務(wù)載荷監(jiān)控類任務(wù)載荷通信中繼類任務(wù)載荷其他任務(wù)載荷項(xiàng)目2 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)分類根據(jù)任務(wù)載荷的消耗性分類消耗性任務(wù)載荷消耗性任務(wù)載荷除了軍事應(yīng)用中的炸彈、火箭彈和導(dǎo)彈等武器彈藥之外，還包括可投放的貨物倉(cāng)、消防無人機(jī)的滅火彈、高壓水槍射出的水、植保無人機(jī)噴灑的農(nóng)藥等。非消耗性任務(wù)載荷以上三種任務(wù)載荷分類方式并不孤立，存在相互交叉的情況。2.多種任務(wù)載荷分別在不同任務(wù)飛行前進(jìn)行更換，每次飛行任務(wù)搭載不同的任務(wù)載荷，通過多個(gè)飛行架次以完成整體業(yè)務(wù)需求好處：適合對(duì)成本敏感的任務(wù)不足：對(duì)任務(wù)載荷的模塊化和無人機(jī)系統(tǒng)操作人員素質(zhì)有較高要求3.多架無人機(jī)搭載不同任務(wù)載荷協(xié)同飛行不足：對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)水平和使用成本都提出了較高要求，目前主要用于軍事領(lǐng)域1.多種任務(wù)載荷集成于同一個(gè)無人機(jī)平臺(tái)好處：一次飛行即可完成多種類型數(shù)據(jù)的獲取工作，適合對(duì)時(shí)間敏感的任務(wù)不足：對(duì)無人機(jī)平臺(tái)的載荷能力要求較高項(xiàng)目2 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)分類多種任務(wù)載荷協(xié)同工作的不同的方式：由于無人機(jī)任務(wù)載荷設(shè)備的多樣性，不同類型任務(wù)載荷的具體組成方式不一而足，此處將任務(wù)載荷系統(tǒng)的組成歸納成以下單元：（1）傳感器單元：獲取數(shù)據(jù)或信息的單元。（2）處理單元：將傳感器單元獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理的單元。（3）通信傳輸單元：經(jīng)過處理單元處理之后的數(shù)據(jù)分發(fā)給無人機(jī)系統(tǒng)的其他機(jī)上系統(tǒng)，包括飛控與導(dǎo)航分系統(tǒng)和通信鏈路分系統(tǒng)，有些任務(wù)載荷還通過通信傳輸單元接收其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，用于處理單元的綜合處理。項(xiàng)目3 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)組成（4）存儲(chǔ)單元：將傳感器單元的原始數(shù)據(jù)或處理單元處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)載存儲(chǔ)，用于事后分析或數(shù)據(jù)備份。（5）機(jī)械結(jié)構(gòu)單元：此單元一是按照裝機(jī)集成要求將任務(wù)載荷安裝于無人機(jī)平臺(tái)，二是將上述單元從結(jié)構(gòu)上集成為一個(gè)整體，三是對(duì)某些任務(wù)載荷提供額外的自由度。例如光電吊艙結(jié)構(gòu)就提供了兩軸或三軸伺服機(jī)構(gòu)，向傳感器單元提供兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，增加傳感器單元的觀測(cè)范圍。（6）電器單元：與機(jī)械結(jié)構(gòu)單元類似，此單元提供內(nèi)外部供電和電源管理功能。項(xiàng)目3 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)組成項(xiàng)目4 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)的特點(diǎn)1.

獲取數(shù)據(jù)效果好某些載荷部署于地面設(shè)備時(shí)受到視角和天氣的影響，難以獲得良好的數(shù)據(jù)質(zhì)量，甚至無法獲取數(shù)據(jù)，而無人機(jī)作為升空平臺(tái)，能通過提供鳥瞰視角以規(guī)避這方面的問題，這也是無人機(jī)越來越廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的主要原因之一。2.

機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、作業(yè)效率高無人機(jī)飛行速度快、機(jī)動(dòng)性能好，提供了快速完成區(qū)域覆蓋的能力，同時(shí)對(duì)地面人員、車輛和水面船只等移動(dòng)目標(biāo)具有較強(qiáng)的跟蹤凝視觀察能力。由于集成和應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，無人機(jī)機(jī)載任務(wù)載荷與其他部署形式的任務(wù)載荷相比具有以下突出特點(diǎn)：項(xiàng)目4 無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)的特點(diǎn)3.任務(wù)載荷性能指標(biāo)有待提高作為一種航空器，無人機(jī)對(duì)體積質(zhì)量非常敏感，雖然任務(wù)載荷技術(shù)水平持續(xù)提升，但受限于無人機(jī)平臺(tái)的體積、質(zhì)量和供電功率，無人機(jī)載任務(wù)載荷的某些關(guān)鍵指標(biāo)仍然有很大的提升空間。隨著無人機(jī)技術(shù)和任務(wù)載荷技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，任務(wù)載荷的能力一定會(huì)越來越強(qiáng)，以滿足更多的應(yīng)用場(chǎng)景要求。謝謝觀看！無人機(jī)載荷與行業(yè)應(yīng)用第二章 載荷選擇原則目 錄載荷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3載荷集成“六性”與“三化”要求項(xiàng)目1載荷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)無人機(jī)的大小和載重能力決定它可以裝備什么樣的任務(wù)載荷，而無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力主要由各種類型的任務(wù)載荷決定，因此任務(wù)載荷是無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)能力的關(guān)鍵。任務(wù)1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)載電子設(shè)備的一般機(jī)箱、安裝架的安裝形式和基本尺寸適用于機(jī)載電子設(shè)備的一般機(jī)箱、安裝架的安裝《機(jī)載電子設(shè)備機(jī)箱、安裝架的安裝形式和基本尺寸》（GJB

441—1988）規(guī)定了機(jī)載設(shè)備包裝的通用技術(shù)要求及質(zhì)量保證規(guī)定適用于機(jī)載設(shè)備包裝的研制與生產(chǎn)《機(jī)載設(shè)備包裝通用規(guī)范》（GJB2352—1995）對(duì)于無人機(jī)任務(wù)載荷的選擇，參考的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大多為國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：規(guī)定了系統(tǒng)電磁兼容性的總要求，包括系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性要求、系統(tǒng)對(duì)外部電磁環(huán)境的適應(yīng)性要求、雷電防護(hù)要求、靜電防護(hù)要求和電磁輻射的危害防護(hù)要求等適用于新研制的和改進(jìn)的各種武器系統(tǒng)，如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈和地面系統(tǒng)等《系統(tǒng)電磁兼容性要求》（GJB

1389A—2005）規(guī)定了無人機(jī)任務(wù)設(shè)備的通用要求適用于任務(wù)設(shè)備的選擇，并為無人機(jī)總體選擇任務(wù)設(shè)備提供了參數(shù)要求《無人機(jī)任務(wù)設(shè)備通用要求》（GJB

5887—2006）任務(wù)1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)載電子設(shè)備通用指南》（GJB/Z

457—2006）為在有人駕駛飛機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈、助推器和類似的飛行器上工作的電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)、元器件和零部件的選用、材料的選用、表面處理、環(huán)境應(yīng)用和質(zhì)量保證等提供了通用指南。詳細(xì)的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)、性能及試驗(yàn)要求應(yīng)按設(shè)備詳細(xì)規(guī)范或合同中的規(guī)定適用于上述設(shè)備研制和生產(chǎn)的各個(gè)階段《無人偵察機(jī)成像偵察任務(wù)載荷要求》（

GJB6705—2009）規(guī)定了無人偵察機(jī)成像偵察任務(wù)載荷的分類、總體性能要求、主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)項(xiàng)目及使用要求適用于無人偵察機(jī)成像任務(wù)載荷及其配套設(shè)備的選擇，并為系統(tǒng)總體論證、設(shè)計(jì)提供依據(jù)任務(wù)1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《無人機(jī)信息對(duì)抗載荷通用要求》（GJB7100—2010）規(guī)定了無人機(jī)信息對(duì)抗載荷的分類和通用要求適用于無人機(jī)信息對(duì)抗載荷的論證和研制《無人機(jī)任務(wù)載荷通用要求》（GJB7101—2010）規(guī)定了無人機(jī)任務(wù)載荷的通用要求適用于無人機(jī)任務(wù)載荷的論證和研制《機(jī)載雷達(dá)無源干擾吊艙通用規(guī)范》（GJB

7200—2011）規(guī)定了機(jī)載雷達(dá)無源干擾吊艙的技術(shù)要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備等適用于機(jī)載雷達(dá)無源干擾吊艙的論證、研制、生產(chǎn)和檢驗(yàn)，是擬制產(chǎn)品規(guī)范的基本依據(jù)任務(wù)2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立了一個(gè)從無人機(jī)接口到有效載荷的框架，它定義了無人機(jī)有效載荷設(shè)備的接口、性能度量、供應(yīng)、操作控制和管理適用于最大起飛重量（MTOM）小于25kg的無人機(jī)的有效載荷接口要求，不包括無人機(jī)的內(nèi)置有效載荷《無人機(jī)有效載荷設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口要求及性能特性》（IEEE1937.1—2020）規(guī)定了外場(chǎng)可更換單元（LRU）的規(guī)格和設(shè)備，安裝架的機(jī)械接口、電接口、環(huán)境特性等設(shè)計(jì)要求以及驗(yàn)證要求適用于安裝在軍用飛機(jī)電子設(shè)備艙內(nèi)LRU外形要素的選擇、標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)、環(huán)境條件以及接口設(shè)計(jì)與環(huán)境條件等方面的驗(yàn)證《機(jī)載電子設(shè)備接口設(shè)計(jì)基本要求》（HB6434—2001）目前關(guān)于無人機(jī)任務(wù)載荷的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還暫未發(fā)表，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)載荷的接口進(jìn)行了規(guī)定:任務(wù)2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《無人機(jī)航攝安全作業(yè)基本要求》（CH/Z

3001—2010）規(guī)定了無人機(jī)航攝安全作業(yè)的技術(shù)準(zhǔn)備、實(shí)地踏勘與場(chǎng)地選取、飛行檢查與操控、保障措施、設(shè)備使用與維護(hù)等內(nèi)容適用于以固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)為設(shè)備的無人機(jī)航攝作業(yè)，旋翼輕型無人機(jī)航攝作業(yè)和無人飛艇航攝作業(yè)也可參照?qǐng)?zhí)行《無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求》（CH/Z

3002—2010）規(guī)定了無人機(jī)航攝系統(tǒng)的基本構(gòu)成和設(shè)備的技術(shù)要求適用于以固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)為設(shè)備的無人機(jī)航攝作業(yè)，旋翼輕型無人機(jī)航攝作業(yè)和無人飛艇航攝作業(yè)也可參照?qǐng)?zhí)行除接口外，測(cè)繪行業(yè)也對(duì)無人機(jī)任務(wù)載荷有著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求：項(xiàng)目2載荷集成偵察、校射、目標(biāo)定位類典型的任務(wù)載荷主要包括電視攝像機(jī)、前視紅外儀、圖像跟蹤設(shè)備、化學(xué)感光照相機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、激光設(shè)備、合成孔徑雷達(dá)/活動(dòng)目標(biāo)偵察雷達(dá)等。任務(wù)1 物理指標(biāo)1.電視攝像機(jī)主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)任務(wù)載荷主要選擇的參考物理指標(biāo)參數(shù)如下：（1）水平分辨率（2）視場(chǎng)（3）焦距（4）焦距輸出精度（5）變焦光軸晃動(dòng)（6）圖像畸變（7）光軸與CCD中心的不重合度（8）輸出信號(hào)制式（9）使用光照條件2.

前視紅外儀主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）工作波長(zhǎng)（8）畸變（2）探測(cè)器類型（9）空間分辨率（3）視場(chǎng)（10）最小可分辨溫差（MRTD值）（4）焦距（11）制冷方式（5）焦距輸出精度（12）連續(xù)工作時(shí)間（6）變視場(chǎng)時(shí)視軸的不重合度（13）信號(hào)輸出制式（7）圖像中心與視軸的不重合度任務(wù)1 物理指標(biāo)3.

圖像跟蹤設(shè)備主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)4.

化學(xué)感光照相機(jī)主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）最小跟蹤目標(biāo)尺寸平分辨率。（2）目標(biāo)對(duì)比度（3）目標(biāo)脫靶量（4）跟蹤誤差（5）最大跟蹤速度（6）延遲時(shí)間（7）跟蹤模式（8）跟蹤方式（1）照相高度（8）縱向重疊率（15）自動(dòng)曝光控制方式（2）焦距（9）靜態(tài)分辨率：中心分辨率、邊緣分辨率（16）光圈調(diào)整范圍（3）視場(chǎng)角（10）動(dòng)態(tài)分辨率（17）控制精度（4）相對(duì)孔徑（11）內(nèi)方位元素鑒定精度（18）相移補(bǔ)償范圍（5）片幅（12）最大畸變差（19）數(shù)據(jù)記錄方式（6）載片量（13）主點(diǎn)坐標(biāo)（20）膠片展平∶展平方式、展平精度、展平氣壓（7）收容面積（14）快門方式和調(diào)整范圍任務(wù)1 物理指標(biāo)任務(wù)1 物理指標(biāo)5.

CCD數(shù)碼照相機(jī)主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）CCD工作波段（9）數(shù)據(jù)壓縮倍率（2）CCD傳感器像元數(shù)（10）相機(jī)與平臺(tái)定位、姿態(tài)測(cè)控部件的同步精度（3）單幅拍攝面積（11）內(nèi)方位元素鑒定精度（4）拍攝方式（單幅/連續(xù)）（12）焦距（5）重疊成像要求（13）主點(diǎn)坐標(biāo)（6）像元地面分辨率（14）鏡頭畸變測(cè)量精度（7）灰度等級(jí)（15）光軸與CCD中心不重合度。（8）存儲(chǔ)器容量6.

激光設(shè)備主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）工作波長(zhǎng)（2）發(fā)射功率（3）測(cè)距速率（4）測(cè)距范圍（5）測(cè)距精度。（6）準(zhǔn)確率（7）重復(fù)頻率（8）光束束散角（9）連續(xù)工作時(shí)間（10）間隔時(shí)間（11）選通高度任務(wù)1 物理指標(biāo)7.

合成孔徑雷達(dá)/活動(dòng)目標(biāo)偵察雷達(dá)設(shè)備主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）成像距離（2）成像區(qū)寬度（3）圖像分辨率（4）圖像測(cè)量誤差（5）雷達(dá)工作頻段和帶寬（6）天線增益（7）發(fā)射功率（8）動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)最低速度（9）圖像動(dòng)態(tài)范圍（10）天線形式和尺寸（11）冷卻方式8.

穩(wěn)定平臺(tái)主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）平臺(tái)工作范圍：方位軸、俯仰軸（6）測(cè)角精度（2）最大角速度（7）框架輸出角量化值（3）最大角加速度（8）光軸平行度（4）穩(wěn)定方式（9）負(fù)荷能力（5）穩(wěn)定精度9.

升降機(jī)構(gòu)主要選擇參考物理指標(biāo)參數(shù)（1）升降行程（2）升降時(shí)間（3）載荷能力無人機(jī)任務(wù)載荷設(shè)備一般電氣指標(biāo)如下：（1）工作電壓。（2）峰值功率。（3）靜態(tài)功率。任務(wù)2 電氣指標(biāo)任務(wù)載荷的機(jī)械接口的相關(guān)內(nèi)容包括尺寸、質(zhì)量、顏色、減振等。任務(wù)載荷的尺寸應(yīng)滿足無人機(jī)總體布局、安裝要求，必要時(shí)還應(yīng)滿足無人機(jī)氣動(dòng)外形要求，應(yīng)明確有接插件和無接插件兩種狀態(tài)的尺寸。任務(wù)2 接口與協(xié)議1.

機(jī)械接口任務(wù)3 接口與協(xié)議1.機(jī)械接口任務(wù)載荷的質(zhì)量應(yīng)滿足無人機(jī)飛行平臺(tái)的裝載要求和任務(wù)載荷的技術(shù)指標(biāo)要求，通常包括減振器、減振機(jī)構(gòu)、天線（含整流罩）、饋線、附居電纜等的質(zhì)量。一般只規(guī)定任務(wù)載荷質(zhì)量的最大值，必要時(shí)應(yīng)規(guī)定質(zhì)量公差范圍和質(zhì)心分布范圍。每個(gè)外場(chǎng)可更換單元（LRU）的最大質(zhì)量一般不超過20

kg。任務(wù)載荷的顏色一般為無光黑色或灰色，外置部分顏色一般與無人機(jī)機(jī)體顏色一致。一般采用減振器或減振機(jī)構(gòu)與飛機(jī)連接，減振器宜選用HB6131金屬摩擦阻尼隔振器。（1）機(jī)械接口應(yīng)與無人機(jī)接口或萬向架的預(yù)留結(jié)構(gòu)相匹配，結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)盡可能小。（2）機(jī)械界面的質(zhì)量應(yīng)盡可能輕。（3）機(jī)械界面的結(jié)構(gòu)應(yīng)保持穩(wěn)定，不易變形。（4）機(jī)械接口的結(jié)構(gòu)應(yīng)易于安裝和拆卸。（5）機(jī)械接口的安裝位置不會(huì)對(duì)無人機(jī)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。（6）對(duì)于無人機(jī)配備萬向架的接口，所配備的有效載荷重力中心應(yīng)位于萬向架間距軸的中線上。任務(wù)3 接口與協(xié)議對(duì)于機(jī)械接口，有如下要求：任務(wù)3 接口與協(xié)議2.電氣接口電氣接口是一種用于連接電氣終端并創(chuàng)建電路的機(jī)電設(shè)備。電氣接口也可以實(shí)現(xiàn)為電氣連接器。對(duì)于便攜式設(shè)備來說，該連接既可以是可拆卸的（需要一個(gè)組裝和拆卸的工具），也可以作為兩點(diǎn)之間的永久電氣接頭。一個(gè)適配器可以用來連接不同的連接器。無人機(jī)系統(tǒng)任務(wù)載荷可以通過機(jī)載線纜實(shí)現(xiàn)供電和通信。供電的電源接口一般采用直流供電與交流供電兩種形式。任務(wù)3 接口與協(xié)議（1）無人機(jī)如能通過可靠通信來滿足有效載荷的供電要求，應(yīng)根據(jù)要求通過電氣接口向有效載荷設(shè)備供電。（2）不能通信或不滿足設(shè)備供電要求的，應(yīng)根據(jù)無人機(jī)的容量供電。（3）無人機(jī)應(yīng)至少通過電氣接口向有效載荷設(shè)備提供一個(gè)受調(diào)節(jié)的斷電輸出。（4）無人機(jī)可以通過電氣接口向有效載荷設(shè)備提供不受調(diào)節(jié)的直流電源。（5）電氣接口提供的電源應(yīng)具有短路保護(hù)，無人機(jī)應(yīng)能夠限制有效載荷設(shè)備的電流消耗，以防止過度利用電池電源。（6）電氣接口觸點(diǎn)的載電能力應(yīng)充分降低，以使最高負(fù)載情況下的最大溫升不超過20 C。大電流電源和接地連接應(yīng)使用多個(gè)冗余觸點(diǎn)。對(duì)電氣接口的要求如下：任務(wù)3 接口與協(xié)議（7）電氣接口的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮無人機(jī)所要求的性能，包括但不限于：阻抗電壓降、絕緣/最大泄漏電流、介電強(qiáng)度、功率容量、旋轉(zhuǎn)率、頻率/帶寬、占空比、抖動(dòng)、延遲、損耗/衰減、串?dāng)_和隔離要求。（8）電氣接口的接觸應(yīng)采用防腐、、

抗氧化、耐磨材料或相對(duì)表面隱藏技術(shù)，為防止電化學(xué)腐蝕，性能不匹配的金屬材料（如銅、鋁）應(yīng)避免直接接觸，或其接觸表面應(yīng)覆蓋適當(dāng)?shù)耐繉踊蚪^緣材料。（9）電氣接口應(yīng)具有抗震結(jié)構(gòu)。電氣接口的電源和信號(hào)應(yīng)防止在錯(cuò)誤的方向或位置發(fā)生意外短路和配合。（10）電氣接口應(yīng)包括一個(gè)或多個(gè)通信接口，如異步串行通信接口、控制器局域網(wǎng)（CAN）總線、高清多媒體接口（HDMI）、通用串行總線（USB）接口、以太網(wǎng)接口等。（11）支持?jǐn)z像機(jī)型有效載荷的電氣接口應(yīng)包括幀同步信號(hào)，如垂直同步（VSYNC）。（12）電氣接口應(yīng)支持定時(shí)和地理位置信息的通信，如每秒脈沖（PPS）和實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)（RTK）數(shù)據(jù)。電氣接口應(yīng)保留適當(dāng)數(shù)量的備用連接或通用輸入/輸出，以用于未來的應(yīng)用和擴(kuò)展定義。任務(wù)3 接口與協(xié)議3.通信協(xié)議通信協(xié)議即數(shù)據(jù)接口。在電信中，通信協(xié)議是一種規(guī)則系統(tǒng)，它允許通信系統(tǒng)的兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體通過物理數(shù)量的任何類型的變化來傳輸信息。該協(xié)議定義了通信的規(guī)則、語(yǔ)法、語(yǔ)義、通信的同步以及可能的糾錯(cuò)方法。通信系統(tǒng)使用定義良好的格式來交換各種消息。每個(gè)消息都有一個(gè)確切的含義，旨在從針對(duì)該特定情況預(yù)先確定的可能的響應(yīng)范圍中引出響應(yīng)。指定的行為通常獨(dú)立于它具體的實(shí)現(xiàn)方式。任務(wù)3 接口與協(xié)議對(duì)通信協(xié)議的要求如下：通信協(xié)議應(yīng)至少包括低速通信協(xié)議（例如，基于RS-422通用異步接收-發(fā)射機(jī)[UART]接口、1533B航空總線和CAN總線接口）和高速通信協(xié)議（例如，基于RS-422同步接收-發(fā)射機(jī)[UART]接口、以太網(wǎng)接口和USB接口，通過電纜或光纖進(jìn)行傳輸）。（1）通信協(xié)議應(yīng)支持對(duì)支付負(fù)荷的控制以及參數(shù)的采集和配置。通信協(xié)議應(yīng)定義通信的規(guī)則、語(yǔ)法、語(yǔ)義、同步以及可能的錯(cuò)誤恢復(fù)方法。（2）（3）（4）通信協(xié)議應(yīng)支持從有效載荷到GCS或無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速度不得超過無人機(jī)的最大數(shù)據(jù)帶寬。為了與未知的通信協(xié)議兼容，該通信協(xié)議應(yīng)支持有效載荷與地面站之間的透明數(shù)據(jù)傳輸。（5）任務(wù)3 接口與協(xié)議無人機(jī)不應(yīng)使用未經(jīng)認(rèn)證的有效載荷進(jìn)行控制，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問命令和控制功能。（6）（7）數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。通信協(xié)議應(yīng)向有效載荷提供態(tài)度和位置信息。通信協(xié)議應(yīng)支持對(duì)萬向架的控制。通信協(xié)議應(yīng)考慮支持負(fù)載時(shí)間同步的具體要求。通信協(xié)議應(yīng)支持日志信息記錄。通信協(xié)議應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)帶寬分配。通信協(xié)議應(yīng)支持高壓電源請(qǐng)求。通信協(xié)議應(yīng)支持多款有效載荷協(xié)調(diào)。（8）（9）（10）（11）（12）（13）無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)應(yīng)與無人機(jī)平臺(tái)電子設(shè)備兼容工作。應(yīng)根據(jù)GJB 1389A—2005、GJB 151A—1997進(jìn)行無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)，并按GJB 152A—1997進(jìn)行必要的電磁兼容性測(cè)試。任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)都應(yīng)與規(guī)定的外部射頻電磁環(huán)境兼容，滿足電磁干擾控制要求，以使系統(tǒng)的工作性能滿足要求。測(cè)試的一般要求如下。（1）無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)具有可選擇頻率保護(hù)功能，保護(hù)無人機(jī)正常飛行所使用的工作頻段。如保護(hù)數(shù)據(jù)鏈上下行信道；保護(hù)無人機(jī)定位設(shè)備接收信道；保護(hù)無人機(jī)應(yīng)答機(jī)及航管設(shè)備工作頻段；保護(hù)無人機(jī)自衛(wèi)裝置工作頻段。任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮（2）按照GJB 151A—1997中規(guī)定的測(cè)試項(xiàng)目，應(yīng)至少選取以下項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試：①

CE102（10

kHz～10

MHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射），適用于所有電源導(dǎo)線（包括返回線，但不包括設(shè)備電源的輸出端導(dǎo)線）。②

CE106（10

kHz～40

MHz天線端子傳導(dǎo)發(fā)射），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.3.1的規(guī)定。③ CS101（25 kHz～50

kHz電源線傳導(dǎo)靈敏度），適用于設(shè)備和分系統(tǒng)的交流和直流輸入電源線，不包括返回線。④

CS106（電源線尖峰信號(hào)傳導(dǎo)靈敏度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.9.1的規(guī)定。任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮⑤ CS114（電纜束注入傳導(dǎo)敏感度），適用于設(shè)備及分系統(tǒng)的所有互連電纜，10 kHz～30MHz為全部適用頻率范圍，30～400

MHz為可選擇使用頻率范圍。⑥ CS115（電纜束注入脈沖激勵(lì)傳導(dǎo)敏感度），適用范圍應(yīng)符合GJB 151A—1997中5.3.12.1的規(guī)定。⑦ CS116（10 kHz～100

MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導(dǎo)敏感度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.13.1的規(guī)定。⑧

RE102（10

kHz～18

GHz電場(chǎng)輻射發(fā)射），適用于設(shè)備及分系統(tǒng)課題和所有互連電纜的輻射發(fā)射，不適用于發(fā)射機(jī)的基頻或天線的輻射，具體要求見GJB 151A—1997中5.3.15.1的規(guī)定。⑨

RS103（電場(chǎng)輻射敏感度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.18.1的規(guī)定。任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮（3）根據(jù)無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的特性，建議選做以下項(xiàng)目：① CS103（15 kHz～10 GHz天線端子互調(diào)傳導(dǎo)靈敏度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.6.1的規(guī)定。② CS104（25 kHz～20 GHz天線端子無用信號(hào)抑制傳導(dǎo)靈敏度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.7.1的規(guī)定。③ CS105（25 kHz～20 GHz天線端子交調(diào)傳導(dǎo)靈敏度），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.8.1的規(guī)定。④RE101（25

Hz～100

kHz磁場(chǎng)輻射發(fā)射）。任務(wù)4 電磁兼容性及其他考慮⑤ RE103（10 kHz～40 GHz天線諧波和亂真輸出輻射發(fā)射），適用范圍應(yīng)符合GJB

151A—1997中5.3.16.1的規(guī)定。⑥ RS101（25 kHz～100 kHz磁場(chǎng)輻射敏感度），適用范圍應(yīng)符合GJB151A—1997中5.3.17.1的規(guī)定。⑦ RS105（瞬變電磁場(chǎng)輻射敏感度），適用范圍應(yīng)符合GJB 151A—1997中5.3.19.1的規(guī)定。此外，還應(yīng)保護(hù)人員、燃油和軍械免受電磁輻射的危害影響。項(xiàng)目3“六性”與“三化”要求任務(wù)1 “六性”要求1.可靠性應(yīng)按GJB

1909.10—1998規(guī)定選擇可靠性參數(shù)，確定可靠性定量指標(biāo)?？煽啃灾笜?biāo)應(yīng)至少包括：（1）基本可靠性要求中的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）最低可接受值和置信度。（2）任務(wù)可靠性要求中的任務(wù)剖面和故障界定。（3）對(duì)抗干擾類無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的MTBF（最低可接受值）一般不小于120

h，偵察類無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的MTBF（最低可接受值）一般不小于150

h，偵察、對(duì)抗干擾類無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的MTBF（最低可接受值）一般不小于110

h，置信度為80%?？煽啃栽O(shè)計(jì)應(yīng)制定產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并開展可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審和可靠性驗(yàn)證工作。在無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)產(chǎn)品規(guī)范中應(yīng)明確可靠性考核方案，一般應(yīng)包括指標(biāo)要求、考核方案選擇、考核開始條件、故障判據(jù)和結(jié)果評(píng)價(jià)方法。任務(wù)1 “六性”要求2.維修性維修性定量要求應(yīng)規(guī)定平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）、最大修復(fù)時(shí)間、維修工時(shí)率和平均預(yù)防性維修時(shí)間。無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）一般不大于30

min。維修性定性要求應(yīng)明確維修分級(jí)（一般為二級(jí)維修）、自檢能力，關(guān)鍵件和重要件應(yīng)可修復(fù)或可更換；維修人員應(yīng)能方便接近各個(gè)維修部位；應(yīng)具備有效的防差錯(cuò)措施及明顯的標(biāo)識(shí)；主要功能為工作狀態(tài)和故障指示。任務(wù)1 “六性”要求保障性要求涉及保障設(shè)備、人員及文件，其一般要求如下：（1）保障設(shè)備的品種和數(shù)量應(yīng)合理，使用和維護(hù)應(yīng)方便。（2）保障人員的數(shù)量、專業(yè)和技術(shù)等級(jí)應(yīng)合理。（3）備件和文件應(yīng)滿足使用與維修裝備的需要。3.

保障性任務(wù)1 “六性”要求（2）測(cè)試裝置。如需要有測(cè)試裝置，一般應(yīng)能監(jiān)測(cè)性能、校準(zhǔn)和故障隔離，一般應(yīng)滿足：①

測(cè)試裝置應(yīng)在無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)所要求的全部工作條件下保持其準(zhǔn)確性，并應(yīng)提供用于自身檢測(cè)或校準(zhǔn)的連接點(diǎn)或進(jìn)出口。② 測(cè)試裝置發(fā)生故障時(shí)，不應(yīng)降低被測(cè)無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的性能。（3）測(cè)試性指標(biāo)。應(yīng)明確規(guī)定無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的測(cè)試性定量要求和定性要求，一般應(yīng)規(guī)定以下指標(biāo)：故障檢測(cè)率、故障隔離率、故障檢測(cè)虛警率、故障檢測(cè)時(shí)間、故障隔離時(shí)間。（1）故障診斷。無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)一般應(yīng)具有自檢能力，故障可以定位至現(xiàn)場(chǎng)可更換單元（LRU）。4.

測(cè)試性任務(wù)1 “六性”要求安全性設(shè)計(jì)一般包括過流/過壓/過熱保護(hù)措施、緊急關(guān)閉電源功能，必要時(shí)應(yīng)有加密和自毀功能。5.

安全性任務(wù)1 “六性”要求6.環(huán)境適應(yīng)性無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行環(huán)境影響分析，充分識(shí)別任何載荷壽命周期內(nèi)（包括地面加工、裝配、測(cè)試、試驗(yàn)、包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、裝載、發(fā)射、執(zhí)行任務(wù)）所經(jīng)歷的各種環(huán)境與效應(yīng)，開展環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，滿足無人機(jī)應(yīng)用環(huán)境要求：無人機(jī)任何載荷應(yīng)能經(jīng)受壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境應(yīng)力，包括溫度、加速度、沖擊、振動(dòng)、電磁環(huán)境等；在工作和存放期間不應(yīng)引起機(jī)械損傷，性能降低程度不應(yīng)超出設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范的規(guī)定。任務(wù)1 “六性”要求（1）溫度無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)在經(jīng)受規(guī)定的環(huán)境溫度及其變化后，當(dāng)溫度恢復(fù)到正常工作溫度范圍時(shí)，應(yīng)具有工作能力，不應(yīng)出現(xiàn)性能下降、零部件損傷或其他老化現(xiàn)象，不工作時(shí)應(yīng)能長(zhǎng)期暴露在規(guī)定的儲(chǔ)存溫度和溫度沖擊條件下。除另有規(guī)定外，無人機(jī)任何載荷的工作溫度和儲(chǔ)存溫度標(biāo)準(zhǔn)如下：任務(wù)1 “六性”要求①

對(duì)于作業(yè)高度7

000

m以上的無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)：工作溫度：－40～55

C。儲(chǔ)存溫度：－40～65

C。②

對(duì)于作業(yè)高度7

000

m以上的無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)：工作溫度：－55～65

C。儲(chǔ)存溫度：－55～85

C。按照GJB

150.3A、GJB150.4A和GJB150.5A的規(guī)定分別制定無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的高溫、低溫和溫度沖擊要求。任務(wù)1 “六性”要求（2）濕熱無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)能在規(guī)定的濕熱條件下正常工作，并按照GJB

150.9A第4章和第7章的規(guī)定進(jìn)行無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的耐濕熱試驗(yàn)。一般測(cè)試條件規(guī)定如下：溫度：

30

～

60

C

；濕度：

95%±5%

（

溫度下降時(shí)可降至85%）。任務(wù)1 “六性”要求任務(wù)1 “六性”要求（3）振動(dòng)無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)應(yīng)按照GJB

150.16A第4章和第7章的規(guī)定進(jìn)行耐振動(dòng)試驗(yàn)。振動(dòng)環(huán)境要求的選擇遵循以下要求：①

對(duì)于無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)搭載平臺(tái)為螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)：無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)能承受頻率范圍為15～500

Hz、功率譜密度值按相應(yīng)圖表確定的隨機(jī)振動(dòng)。③

對(duì)于無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)搭載平臺(tái)為無人直升機(jī)的：無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)能承受頻率范圍為5～500

Hz

、功率譜密度值按相應(yīng)圖表確定的隨機(jī)振動(dòng)。②

對(duì)于無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)搭載平臺(tái)為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)：無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)能承受頻率范圍為15～2

000

Hz、功率譜密度值按相應(yīng)圖表確定的隨機(jī)振動(dòng)。任務(wù)1 “六性”要求（4）沖擊無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)應(yīng)具備耐沖擊能力，在規(guī)定的沖擊環(huán)境條件下，應(yīng)能保持性能和結(jié)構(gòu)的完好性，并按照GJB

150.18A第4章和第7章的規(guī)定進(jìn)行耐沖擊試驗(yàn)。沖擊環(huán)境要求的選擇遵循以下幾點(diǎn)：① 對(duì)于采用傘降回收方式的無人機(jī)，無人機(jī)任②

對(duì)于采用滑降回收方式的無人機(jī)，無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)（如果有隔振器，必須帶隔振器）何載荷系統(tǒng)（如果有隔振器，必須帶隔振器）在經(jīng)受18次20g的后峰鋸齒波（沿3個(gè)垂直軸的在經(jīng)受18次15g的后峰鋸齒波（沿3個(gè)垂直軸6個(gè)方向，每個(gè)方向沖擊3次，沖擊脈沖持續(xù)時(shí)的6個(gè)方向，每個(gè)方向沖擊3次，沖擊脈沖持續(xù)間為6～9 ms）沖擊后不應(yīng)損壞，且性能符合時(shí)間為6～9 ms）沖擊后不應(yīng)損壞，且性能符產(chǎn)品規(guī)范的規(guī)定。當(dāng)用一個(gè)0.2～250

Hz的濾波合產(chǎn)品規(guī)范的規(guī)定。當(dāng)用一個(gè)0.2～250 Hz的器測(cè)量時(shí)，加速度值的容差極限值為10%。濾波器測(cè)量時(shí)，加速度值的容差極限值為10%。任務(wù)1 “六性”要求（5）加速度無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)應(yīng)具備抗加速度能力，在規(guī)定的加速度環(huán)境條件下，應(yīng)能保持性能和結(jié)構(gòu)的完好性，并按照GJB

150.15A第4章和第7章的規(guī)定進(jìn)行抗加速度試驗(yàn)。（6）鹽霧無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)在工作和不工作狀態(tài)下應(yīng)能暴露在海洋鹽霧大氣條件下不銹蝕，并按照GJB

150.11A第4章和第7章的規(guī)定對(duì)無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)耐鹽霧測(cè)試。（7）霉菌無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)應(yīng)能暴露在熱帶氣候霉菌生長(zhǎng)條件下（不應(yīng)對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行噴涂處理）不生霉菌，并按照GJB

150.10A第4章和第7章的規(guī)定制定無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)耐霉菌要求。任務(wù)1 “六性”要求（8）低氣壓無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的低氣壓值應(yīng)與其工作的海拔高度相對(duì)應(yīng)，并按照GJB150.2A第4章和第7章的規(guī)定進(jìn)行低氣壓試驗(yàn)。（9）淋雨應(yīng)對(duì)暴露在無人機(jī)外部的無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，并按照GJB

150.8A第4章和第7章的規(guī)定制定無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)淋雨要求。（10）跌落無人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)應(yīng)具備抗跌落的能力，并按照GJB

150.18A第4章和第7章的試驗(yàn)——運(yùn)輸?shù)湓囼?yàn)進(jìn)行抗跌落試驗(yàn)。跌落試驗(yàn)適用于裝在包裝箱中的無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)在交通工具運(yùn)輸時(shí)所遇到的正常運(yùn)輸裝卸的跌落沖擊。任務(wù)1 “六性”要求（11）運(yùn)輸無人機(jī)任何載荷系統(tǒng)若采取公路運(yùn)輸方式進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)距離不得小于500

km，路面及運(yùn)輸速度一般要求如下：①

良好公路5%，車速約60

km/h②

山區(qū)公路和凹凸不平公路75%，車速約35

km/h③

越野路面20%，車速10～20

km/h④

急剎車要求：全程4次任務(wù)2 “三化”要求1.通用化通用化是對(duì)無人機(jī)載荷的某些零部件的種類和規(guī)格按照一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提煉統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)同一零部件在類似的載荷設(shè)備中通用互換的技術(shù)措施。通用化節(jié)約了通用零部件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝夾具設(shè)計(jì)與制造等環(huán)節(jié)的時(shí)間成本和管理成本。2.系列化系列化是根據(jù)載荷設(shè)備的共性功能將設(shè)備劃分為多種類型，按照主要技術(shù)參數(shù)規(guī)劃各種設(shè)備的基線品種，即采用最少的設(shè)備品類盡可能滿足更多的應(yīng)用場(chǎng)景。系列化是標(biāo)準(zhǔn)化的高級(jí)形式，是標(biāo)準(zhǔn)化逐步發(fā)展走向成熟的必然結(jié)果。在無人機(jī)載荷設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循通用化、系列化和模塊化（合稱為“三化”）要求。3.模塊化模塊化是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的一系列通用性較強(qiáng)的功能單元，載荷設(shè)備僅需要將各個(gè)功能單元組合即可快速實(shí)現(xiàn)整體的功能與性能需求，采用模塊化設(shè)計(jì)方法的載荷設(shè)備研發(fā)周期短、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)可控，但隨著模塊化功能單元占整個(gè)載荷設(shè)備比例的增加，整體載荷設(shè)備達(dá)到同樣性能指標(biāo)所花費(fèi)的質(zhì)量、體積、功耗等方面的代價(jià)也隨之增加。任務(wù)2 “三化”要求謝謝觀看！無人機(jī)載荷與行業(yè)應(yīng)用第三章 非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)載荷目 錄

可見光相機(jī)項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3

光譜相機(jī)

激光雷達(dá)項(xiàng)目1可見光相機(jī)人類眼睛能感知的光波被稱為可見光，所以可見光相機(jī)是普遍應(yīng)用的遙感設(shè)備?？梢姽庀鄼C(jī)工作在波長(zhǎng)為0.4～0.7

m的光波譜段，能把人眼可以看見的景物真實(shí)地再現(xiàn)出來。優(yōu)點(diǎn)：直觀、清晰、易于判讀不足：只能白天工作，受云、雨、霧等氣象條件的影響很大任務(wù)1

可見光相機(jī)介紹任務(wù)2

可見光相機(jī)分類無人機(jī)常用的可見光相機(jī)主要有兩類：?jiǎn)畏聪鄼C(jī)和專業(yè)航攝儀。1.單反相機(jī)單反指單鏡頭反光，即SLR（SingleLens

Reflex），也就是單鏡頭反光取景的意思，取景和成像都使用同一個(gè)鏡頭。單反相機(jī)取景時(shí)，光線通過反光板、五棱鏡或者五面鏡反射到光學(xué)取景器，如圖所示。這時(shí)，從取景器中就能看到被拍攝區(qū)域的視圖。單反相機(jī)2.專業(yè)航攝儀專業(yè)航攝儀與普通單反相機(jī)相比，具有更高的圖像穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸能力和抗干擾能力，往往帶有慣性測(cè)量單元、相機(jī)控制部件、電源管理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、成像處理器及數(shù)據(jù)接口、座駕等部件，如圖所示。專業(yè)航攝儀任務(wù)2

可見光相機(jī)分類專業(yè)航攝儀中根據(jù)航攝角度又可分為垂直攝影相機(jī)和傾斜攝影相機(jī)。垂直攝影相機(jī)既可以是單鏡頭，也可以是多鏡頭，如圖所示為多鏡頭相機(jī)。傾斜攝影相機(jī)可以是單鏡頭，但以多鏡頭居多，實(shí)際上多鏡頭傾斜攝影相機(jī)中常帶有垂直攝影鏡頭。多鏡頭相機(jī)任務(wù)2

可見光相機(jī)分類任務(wù)3

可見光相機(jī)組成UV濾鏡光學(xué)鏡頭可見光相機(jī)由光學(xué)玻璃加鍍膜組成，是具備截止某個(gè)或幾個(gè)波段的功能鏡片由多組光學(xué)鏡片組成，可以根據(jù)使用者需求進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)，使得相機(jī)在不同距離條件下得到清晰的圖像。其中，鏡片分球面和非球面，非球面鏡片較球面鏡片畸變更小，但加工難度更大，成本更高。包含光學(xué)傳感器、快門結(jié)構(gòu)、圖像處理器和電池等。指相機(jī)的集成硬件，含圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器、拍照快門和電池，可以實(shí)現(xiàn)拍照、照片預(yù)覽、照片存儲(chǔ)等功能。相機(jī)機(jī)身存儲(chǔ)設(shè)備所謂畫幅，是指數(shù)字相機(jī)的傳感器大小。膠片相機(jī)成像是通過膠片來實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于數(shù)字相機(jī)，則是通過感光元件來成像的，如圖所示。膠片和感光元件任務(wù)4

可見光相機(jī)功能與性能指標(biāo)正如膠卷有很多種尺寸一樣，數(shù)碼時(shí)代的不同畫幅指的是大小各異的傳感器，如圖所示。不同畫幅傳感器任務(wù)4

可見光相機(jī)功能與性能指標(biāo)目前，使用感光膠片記錄影像信息的相機(jī)已經(jīng)很少使用了，而可見光相機(jī)使用得越來越多，可見光相機(jī)一般都是指數(shù)字相機(jī)。數(shù)字相機(jī)拍攝物體的大致過程：物體反射（或照射）的光線經(jīng)過鏡頭到達(dá)圖像傳感器，圖像傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后模數(shù)轉(zhuǎn)換器件把電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過放大電路進(jìn)入微處理器，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過ISP（Image

Signal

Processing）運(yùn)算處理之后傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器中被存儲(chǔ)為圖像，如圖所示。任務(wù)5

可見光相機(jī)的工作原理任務(wù)5

可見光相機(jī)的工作原理相機(jī)主要部件：鏡頭、圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器1.鏡頭鏡頭是相機(jī)的成像部分，影像的質(zhì)量主要取決于鏡頭的光學(xué)質(zhì)量。鏡頭由多片球面或非球面光學(xué)玻璃透鏡組成，鏡頭的焦距通過調(diào)焦環(huán)的方式來改變，使得影像清晰。任務(wù)5

可見光相機(jī)的工作原理2.圖像傳感器圖像傳感器是相機(jī)的主要組件之一，對(duì)成像質(zhì)量影響很大。傳感器將從鏡頭上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過內(nèi)內(nèi)部的DA轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于傳感器的每個(gè)pixel只能感光R光、B光或者G光，如圖所示，因此此時(shí)存儲(chǔ)的每個(gè)像素是單色的，我們稱之為RAWDATA。要想將每個(gè)像素的RAW

DATA還原成三基色，就需要信號(hào)處理器ISP來處理。傳感器示意圖圖像傳感器CCD（charge-coupleddevice，電荷耦合器件）CMOS（complementarymeta-oxidesemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）CCD傳感器成像質(zhì)量好，圖像明銳通透、細(xì)節(jié)豐富、色彩還原度好，但是成本較高，耗電功率高。CMOS傳感器成像質(zhì)量稍差，但耗電功率較低，成本也比CCD低。當(dāng)今相機(jī)中主要還是采用CMOS傳感器。CMOS傳感器中集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，CCD傳感器沒有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器。任務(wù)5

可見光相機(jī)的工作原理3.

圖像信號(hào)處理器圖像信號(hào)處理器（

Image

SignalProcessing，ISP）

的作用就是對(duì)圖像傳感器傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終得出經(jīng)過線性糾正、噪點(diǎn)去除、壞點(diǎn)修補(bǔ)、顏色插值、白平衡校正、曝光校正等處理后的結(jié)果。ISP能夠在很大程度上決定相機(jī)最終的成像質(zhì)量。任務(wù)5

可見光相機(jī)的工作原理CCD線陣傳感器線陣傳感器以線掃描方式，依賴遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成影像CCD面陣傳感器面陣傳感器是在某一時(shí)刻一次成像，具有面中心投影的特性。數(shù)字成像的兩種方案：可見光相機(jī)通過獲取地面或空中目標(biāo)的圖像信息，可形成高分辨率的可見光影像?？梢姽庀鄼C(jī)在航空攝影方面，能提供基礎(chǔ)影像資料，用于測(cè)繪、地質(zhì)、水文、礦藏、森林等自然資源勘測(cè)，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)量預(yù)估、大型廠礦和城鎮(zhèn)規(guī)劃、路線勘測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。下面以航空攝影測(cè)量作業(yè)流程為例，使讀者了解可見光相機(jī)的應(yīng)用。任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用1.

可見光相機(jī)航空攝影測(cè)量的作業(yè)流程基本作業(yè)流程：根據(jù)收集到的基礎(chǔ)資料擬定低空攝影測(cè)量技術(shù)路線，采用無人機(jī)搭載可見光相機(jī)實(shí)施航拍，獲取測(cè)區(qū)高分辨率數(shù)碼影像，完成測(cè)區(qū)基礎(chǔ)控制點(diǎn)測(cè)量和像片控制點(diǎn)的布設(shè)及測(cè)量。具體流程如圖所示。數(shù)字低空攝影測(cè)量工作流程任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用2.

航攝方案設(shè)計(jì)（1）無人機(jī)選擇。根據(jù)航測(cè)項(xiàng)目相關(guān)要求，確定無人機(jī)性能指標(biāo)需求，選擇合適的無人機(jī)。一般在選擇無人機(jī)時(shí)主要參考以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：②

有效荷載：可裝載的相機(jī)類型。往往要根據(jù)項(xiàng)目要求確定相機(jī)類型，根據(jù)相機(jī)類型和成果要求確定合適的無人機(jī)。③

易操作性，便于維修保養(yǎng)。① 續(xù)航時(shí)間：續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)短將直接影響作業(yè)效率。常用的無人機(jī)有兩類：固定翼無人機(jī)和多旋翼無人機(jī)。任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用（2）相機(jī)選擇選擇合適的相機(jī)。一般根據(jù)成果要求進(jìn)行選擇。常用的有：正射相機(jī)、傾斜攝影相機(jī)。相機(jī)主要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：焦距、像元尺寸、像幅大小、鏡頭質(zhì)量。傾斜攝影相機(jī)和正射相機(jī)在航飛方案設(shè)計(jì)上類似，只是在數(shù)據(jù)獲取上有所區(qū)別，傾斜攝影往往采用多鏡頭，可獲取更多鏡頭的影像數(shù)據(jù)。任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用③

航攝分區(qū)設(shè)計(jì)分區(qū)內(nèi)的地形高差不應(yīng)該大于1/6航高。④

重疊度設(shè)計(jì)無人機(jī)航空攝影測(cè)量的重疊度一般較高，通常采用航向重疊度大于75%，旁向重疊度大于60%。a式中：H——攝影航高，m；f——鏡頭焦距，mm；GSD——地面分辨率，m；a——像元尺寸，mm。（3）航飛方案設(shè)計(jì)①

確定攝區(qū)工作范圍②

航高設(shè)計(jì)要充分顧及地形起伏、飛行安全和影像的有效分辨率。在地形起伏比較大的測(cè)區(qū)，為了保證成圖分辨率，一般考慮對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行分區(qū)飛行。航攝航高按以下公式計(jì)算：H

f

GSD任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用（4）航飛準(zhǔn)備①

場(chǎng)地踏勘：對(duì)航攝區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，觀察區(qū)域內(nèi)的地形情況以及選取無人機(jī)起降場(chǎng)地。②收集資料：收集航攝區(qū)域的控制點(diǎn)、航攝范圍圖、衛(wèi)星影像圖、氣象資料等。③ 航線規(guī)劃：根據(jù)確定的航高、重疊度來規(guī)劃無人機(jī)的飛行任務(wù)航線，如圖所示。航攝區(qū)域航線布設(shè)圖3.

航攝實(shí)施任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用（1）天氣選擇：應(yīng)在天氣晴朗、能見度較高的條件下進(jìn)行飛行，盡量避免在風(fēng)力較大（≥3級(jí)）的天氣飛行。進(jìn)入測(cè)區(qū)執(zhí)行航攝任務(wù)時(shí)也應(yīng)選擇光線良好的時(shí)段。（2）設(shè)備調(diào)試：進(jìn)入測(cè)區(qū)后，組裝無人機(jī)和相機(jī)，并進(jìn)行調(diào)試檢查，確保系統(tǒng)工作正常，為正式作業(yè)做好準(zhǔn)備工作。（3）航空攝影測(cè)量作業(yè)：將設(shè)計(jì)好的航線上傳到無人機(jī)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行必要調(diào)整，確保無誤后，按照正確的操作流程完成航測(cè)飛行任務(wù)。（4）攝影后的數(shù)據(jù)下載：每個(gè)分區(qū)攝影結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將獲取的數(shù)據(jù)下載到移動(dòng)硬盤上，并妥善保管。1.航測(cè)二維成圖案例——1∶500

航測(cè)法高精度成圖及其應(yīng)用1）背景介紹1∶500地形圖測(cè)繪全野外成圖工作量大、工期較長(zhǎng)、成本較高。近些年無人機(jī)航攝因?yàn)槭褂梅奖?，?shù)據(jù)獲取成本低、速度快，在1∶1 000、1∶2 000等比例尺的地形圖測(cè)繪、正射影像圖生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這里通過對(duì)1∶500無人機(jī)航測(cè)法成圖過程中誤差產(chǎn)生的來源進(jìn)行分析，研究提高航測(cè)法成圖精度的關(guān)鍵技術(shù)，選用速度慢、振動(dòng)小、姿態(tài)好的電動(dòng)差分無人機(jī)作為航攝平臺(tái)，通過航線優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖技術(shù)路線和工藝流程。任務(wù)6

可見光相機(jī)在航測(cè)中的應(yīng)用2）1∶500航測(cè)法成圖誤差來源（1）像片的地面分辨率和影像質(zhì)量在傳統(tǒng)無人機(jī)航測(cè)法成圖過程中，像片控制測(cè)量誤差、空中三角測(cè)量誤差、立體像對(duì)定向誤差、立體采集過程中的位置判定誤差等，會(huì)在作業(yè)過程中不斷傳遞并積累，影響成圖的最終精度。所有環(huán)節(jié)誤差的產(chǎn)生都與像片的分辨率和影像質(zhì)量有關(guān)。分辨率越高、影像質(zhì)量越好，判讀就越準(zhǔn)確，誤差也就越小，所以要想提高成圖精度，必須首先提高像片的地面分辨率和影像質(zhì)量。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例2）1∶500航測(cè)法成圖誤差來源（2）鏡頭畸變無人機(jī)航攝采用的相機(jī)一般為非量測(cè)型全畫幅相機(jī)，鏡頭畸變大，尤其是像片邊緣部分。盡管可以根據(jù)相機(jī)畸變參數(shù)對(duì)像片進(jìn)行畸變糾正，但糾正過程中會(huì)產(chǎn)生糾正誤差，且越靠近像片邊緣，糾正誤差越大。所以為了提高精度，應(yīng)加大像片重疊度，盡可能多地使用像片中心部分的影像。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例2）1∶500航測(cè)法成圖誤差來源（3）像片外方位元素一般的無人機(jī)沒有配置高精度慣導(dǎo)裝置，僅采用普通GPS進(jìn)行定位導(dǎo)航，所以在相機(jī)曝光同時(shí)記錄的位置數(shù)據(jù)誤差較大，需要在后期完成大量的像片控制測(cè)量后，才能進(jìn)行空中三角測(cè)量。為了減少像片控制測(cè)量工作量及后繼工序的誤差累積，應(yīng)盡可能提高曝光瞬間像片的外方位元素精度。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例3）1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖試驗(yàn)（1）試驗(yàn)流程及飛行區(qū)域選擇本試驗(yàn)過程包括飛行區(qū)域選擇、航攝設(shè)計(jì)及相機(jī)檢校、航攝作業(yè)、事后差分解算、空中三角測(cè)量、檢查點(diǎn)立體量測(cè)、檢查點(diǎn)野外量測(cè)、精度評(píng)定等步驟，具體試驗(yàn)流程如圖所示。選擇的試驗(yàn)區(qū)域面積約3

km2，整體地形為丘陵，高差約80

m。區(qū)域內(nèi)有居民地、廠房、道路、平整地塊、水系、植被等地物，對(duì)于本次試驗(yàn)具有典型的代表意義。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例試驗(yàn)流程（2）航攝設(shè)計(jì)及相機(jī)檢校①航攝飛行平臺(tái)的選擇航攝飛行平臺(tái)應(yīng)裝備高精度差分GPS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相機(jī)曝光時(shí)間戳的精確記錄；采用電力驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)慢速、穩(wěn)定飛行。CW-10電動(dòng)垂直起降固定翼無人機(jī)自帶高精度差分GPS、引閃器，采用大容量鋰電驅(qū)動(dòng)，飛行振動(dòng)小，巡航速度20

m/s，在曝光時(shí)間不長(zhǎng)于1/1

600

s時(shí)，可以保證像點(diǎn)位移在1/3像素以內(nèi)，是本試驗(yàn)較為理想的飛行平臺(tái)。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例規(guī)劃航線②

相機(jī)選擇及參數(shù)標(biāo)定相機(jī)選用3600萬像素全畫幅SonyILCE-7R機(jī)身，像元尺寸4.88

m，搭配成像質(zhì)量較好的蔡司35 mm定焦鏡頭，相機(jī)的內(nèi)方位元素和畸變參數(shù)經(jīng)精確標(biāo)定。③

航線規(guī)劃設(shè)計(jì)地面分辨率為0.04

m，航向重疊度70%，旁向重疊度60%，構(gòu)架航線垂直于主航線，位于測(cè)區(qū)內(nèi)離主航線兩端頭4條基線長(zhǎng)度的位置，航高比主航線高50m。規(guī)劃航線如圖所示，東西方向?yàn)橹骱骄€，南北方向?yàn)闃?gòu)架航線。（3）無人機(jī)航攝作業(yè)選擇合適天氣，測(cè)定基站GPS坐標(biāo)，完成無人機(jī)航攝作業(yè)，完整下載航攝像片數(shù)據(jù)、基站GPS數(shù)據(jù)、移動(dòng)站GPS數(shù)據(jù)，并檢查數(shù)據(jù)完整性及可用性。（4）事后差分解算及空中三角測(cè)量①

事后差分解算：利用事后差分解算軟件對(duì)基站坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基站GPS數(shù)據(jù)、移動(dòng)站GPS數(shù)據(jù)、機(jī)載POS數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合解算，得出精確的影像POS數(shù)據(jù)，平面坐標(biāo)系為CGCS

2000，高程系為橢球高。②

空中三角測(cè)量：選擇GodWork軟件作為空中三角測(cè)量工具。這個(gè)過程只需要少量的人工干預(yù)。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例③

精度對(duì)比以檢查點(diǎn)野外量測(cè)為基準(zhǔn)，立體量測(cè)相對(duì)野外量測(cè)的平面位置中誤差、高程中誤差分別按下面的公式計(jì)算。（5）精度檢測(cè)①

檢查點(diǎn)立體量測(cè)將空三結(jié)果導(dǎo)入全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，在立體空間上量測(cè)檢查點(diǎn)三維坐標(biāo)。②

檢查點(diǎn)野外量測(cè)采用天寶RTK到野外實(shí)地測(cè)量檢查點(diǎn)三維坐標(biāo)。式中 m1 ——檢查點(diǎn)中誤差，m；Δ ——檢查點(diǎn)野外實(shí)測(cè)值與立體觀測(cè)值的誤差，m；n ——

參與評(píng)定精度的檢查點(diǎn)數(shù)（每幅圖20～50個(gè)）。nm1

(

i

i)

/

ni

1任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例檢查檢查點(diǎn)數(shù)量平面位置高程小于2倍中誤差數(shù)量小于1倍圖幅數(shù)中誤差/m最大誤差/m中誤差/m最大誤差/m中誤差數(shù)量2660.0710.1580.0690.1291056隨機(jī)抽出兩幅圖進(jìn)行精度檢測(cè)。每幅圖檢查點(diǎn)個(gè)數(shù)為33個(gè)，總計(jì)66個(gè)，并均勻分布。檢查點(diǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果見表1。平面位置中誤差為0.071

m，最大誤差為0.158

m；高程中誤差為0.069

m，最大誤差為0.129

m。小于2倍中誤差的檢查點(diǎn)有10個(gè)，小于1倍中誤差的檢查點(diǎn)有56個(gè)。表1表2、表3分別為《數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》（GB/T23236—2009）、《1∶500 1∶1

000 1∶2

000外業(yè)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)規(guī)程》（GB/T

14912—2005）關(guān)于1：500比例尺的精度要求。對(duì)比表1、表2、表3，試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例點(diǎn)別平面位置中誤差高程中誤差平地丘陵地山地高山地平地丘陵地山地高山地檢查點(diǎn)0.1750.1750.350.350.150.28（0.15）0.40.6地形類別平地丘陵山地高山地基本等高距0.51.0（0.5） 1.01.0平面位置中誤差±0.15（±0.25）±0.15（±0.25）±0.23（±0.40）±0.23（±0.40）高程中誤差1/3基本等高距1/2基本等高距2/3基本等高距1倍基本等高距表2單位：m表3單位：m4）1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖的工程應(yīng)用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后，將本技術(shù)方案實(shí)際應(yīng)用于廣安市溪口鎮(zhèn)1∶500地形圖測(cè)繪。該測(cè)區(qū)位于山谷地帶，面積2km2，中央地形較平，為丘陵地形，四周屬于山地地形，利用本技術(shù)方案完成了航飛、POS解算、空中三角測(cè)量、內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖。精度檢測(cè)時(shí)隨機(jī)抽取4幅圖進(jìn)行精度檢測(cè)，檢查點(diǎn)共84個(gè)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，平面中誤差±0.09m，高程中誤差±0.08m，平面及高程精度均滿足相關(guān)規(guī)范要求。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例5）總結(jié)在當(dāng)前差分GPS技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、相機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步的過程中，通過科學(xué)的優(yōu)化技術(shù)路線，1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖試驗(yàn)成功并在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)追求多年的夙愿，順利實(shí)現(xiàn)1∶500地形圖測(cè)繪工期縮短、成本降低的目標(biāo)。雖然因植被覆蓋無法看見的地物測(cè)量、房檐改正等工作，仍需要野外實(shí)地測(cè)量，

航測(cè)法成圖不能完全代替野外作業(yè)，

但這并不能影響1∶500無人機(jī)航測(cè)法高精度成圖在實(shí)際工程應(yīng)用中的重要現(xiàn)實(shí)意義。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例2.三維城市建模案例1）項(xiàng)目的主要任務(wù)城市傾斜攝影及三維精細(xì)建模。項(xiàng)目區(qū)域如圖所示。項(xiàng)目區(qū)域圖2）航攝方案設(shè)計(jì)（1）技術(shù)指標(biāo)要求：① 測(cè)繪基準(zhǔn)。平面坐標(biāo)系統(tǒng)：采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS

2000），高斯-克呂格投影，3

分帶。②

數(shù)據(jù)格式：三維模型成果數(shù)據(jù)分為OBJ和OSGB兩種格式。（2）影像指標(biāo)要求：傾斜攝影地面分辨率基于基準(zhǔn)面，城區(qū)優(yōu)于0.02m；城區(qū)以外優(yōu)于0.05m。（3）天氣分析：天氣情況直接決定了航空攝影測(cè)量的進(jìn)度，而影響天氣變化的因素有很多。測(cè)區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，雨量適宜。（4）空域分析：測(cè)區(qū)及周邊無禁飛區(qū)域。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例（5）設(shè)計(jì)方案①

飛行平臺(tái)：采用CW-15垂直起降固定翼無人機(jī)、M300RTK多旋翼無人機(jī)搭配，兼顧固定翼無人機(jī)的飛行效率和多旋翼無人機(jī)的精細(xì)作業(yè)，如圖所示。垂直起降固定翼無人機(jī)多旋翼無人機(jī)任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例②

相機(jī)：本項(xiàng)目主要采用傾斜攝影相機(jī)CA503R，如圖所示。傾斜攝影相機(jī)③

作業(yè)流程如圖“作業(yè)流程”所示。作業(yè)流程任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例④

航高確定數(shù)字航空攝影的地面分辨率取決于飛行高度，如圖所示。a h

f

GSDGS a式中 h

——飛行高度；f

——

鏡頭焦距（8mm）；A

——

像元尺寸（1.4

m）；GSD——

地面分辨率。按照公式求得地面分辨率0.02m相對(duì)航高為155.1m，0.05m相對(duì)航高分別為387.6m。為了更好地滿足地面分辨率的要求，我們選擇平均面上的地面分辨率0.017m相對(duì)航高為155.1m，0.04m相對(duì)航高分別為346m。任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例⑤

航線規(guī)劃設(shè)計(jì)航線規(guī)劃設(shè)計(jì)按照相關(guān)要求執(zhí)行，同時(shí)進(jìn)行測(cè)區(qū)的地形環(huán)境研究，航線設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，確保目標(biāo)的全覆蓋，如圖所示。航線規(guī)劃示意圖單架次航線示意圖任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例地形類別太陽(yáng)高度角陰影倍數(shù)平地>20

<3丘陵地和一般城鎮(zhèn)>25

<2.1山地和大、中城市≥40

≤1.2高差特大的陡峭山區(qū)和高層建筑物密集的大城市限在當(dāng)?shù)卣缜昂蟾饕恍r(shí)進(jìn)行攝影<1⑥

航攝時(shí)間選擇航攝影像的成圖質(zhì)量對(duì)航攝飛行的時(shí)間有一定的要求，在規(guī)定的航攝期限內(nèi)，應(yīng)選擇地表植被及其他覆蓋物（如洪水等）對(duì)成圖影響較小、云霧少、無揚(yáng)塵（沙）、大氣透明度好的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)。航攝區(qū)太陽(yáng)高度角和陰影倍數(shù)如表所示。航攝區(qū)太陽(yáng)高度角和陰影倍數(shù)表（1）掌握氣象條件，做好飛行前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)入航攝任務(wù)實(shí)施后，作業(yè)組需及時(shí)了解并掌握攝區(qū)氣象條件，為飛行安排提供依據(jù)。作業(yè)組在航攝實(shí)施前，應(yīng)提前做好無人機(jī)及任務(wù)所需儀器、設(shè)備的準(zhǔn)備工作。（2）航飛作業(yè)按照作業(yè)計(jì)劃，作業(yè)組應(yīng)充分組織好飛行前的地面準(zhǔn)備工作，包括組裝無人機(jī)、調(diào)試相機(jī)，仔細(xì)檢查無人機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)是否正常，并做好記錄，確保飛行安全；作業(yè)員針對(duì)當(dāng)日天氣狀況、光照情況設(shè)定好相機(jī)參數(shù)，并完成相機(jī)的安裝和調(diào)試工作，并反復(fù)檢查確認(rèn)。地面準(zhǔn)備工作完成后，執(zhí)行航飛任務(wù)。3）航攝具體實(shí)施及相關(guān)要求任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例（3）作業(yè)監(jiān)控執(zhí)行任務(wù)的無人機(jī)升空后，地面監(jiān)控人員應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)工作情況，了解作業(yè)進(jìn)度、飛行速度、儀器設(shè)備工作是否正常等。作業(yè)期間，作業(yè)人員應(yīng)時(shí)刻保持對(duì)氣象環(huán)境的觀察，當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速、風(fēng)向變化較大或天氣突變時(shí)，應(yīng)根據(jù)著陸條件及要求及時(shí)做出是否返航著陸的處置工作。（4）數(shù)據(jù)整理及質(zhì)量檢查無人機(jī)返航著陸后，有序地組織拆卸設(shè)備。作業(yè)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份整理并完成數(shù)據(jù)的初檢工作，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量不符合要求的應(yīng)做好補(bǔ)攝或重飛準(zhǔn)備。3）航攝具體實(shí)施及相關(guān)要求任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例4）三維模型生產(chǎn)本項(xiàng)目三維建模生產(chǎn)采用自動(dòng)建模軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于圖形運(yùn)算單元GPU的快速自動(dòng)三維場(chǎng)景運(yùn)算軟件，整個(gè)過程無須人工干預(yù)，從簡(jiǎn)單連續(xù)影像中生成最逼真的實(shí)景三維場(chǎng)景模型。運(yùn)用傾斜攝影技術(shù)獲取的影像數(shù)據(jù)，通過合理布設(shè)地面像片控制點(diǎn)，然后將影像數(shù)據(jù)、地面像片控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入自動(dòng)建模軟件系統(tǒng)進(jìn)行批處理。人工只需參與對(duì)質(zhì)量控制和三維模型編輯修飾工作。具體流程如圖所示。三維建模生產(chǎn)流程圖任務(wù)7

可見光相機(jī)應(yīng)用與案例5）三維成果輸出利用軟件輸出OSGB格式三維成果，三維模型成果示意圖如圖所示。三維模型成果示意圖項(xiàng)目2光譜相機(jī)無人機(jī)成像光譜系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)便、能按需獲取高時(shí)間和高空間分辨率數(shù)據(jù)、應(yīng)用成本低等優(yōu)勢(shì)，有效彌補(bǔ)了衛(wèi)星及大型航空遙感系統(tǒng)在地表分辨率低、重訪周期長(zhǎng)、受水汽影響大等不足，為中小尺度的遙感應(yīng)用提供了新的工具。任務(wù)1

光譜相機(jī)介紹成像光譜儀是成像光譜技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是可以同時(shí)獲取影像信息與像元的光譜信息的光學(xué)傳感器，是成像光譜技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的實(shí)物載體。根據(jù)成像光譜儀的光譜分辨率不同，

光譜相機(jī)可以分為多光譜成像儀（

M

u

l

t

i

s

p

e

c

t

r

a

lImager，MSI）和高光譜成像儀（Hyperspectral Imager，HSI）。任務(wù)1

光譜相機(jī)介紹多光譜成像儀所獲取的目標(biāo)地物波段數(shù)量為3～12個(gè)，光譜分辨率在40

nm左右，主要用于地物分類及半定量遙感。高光譜成像儀所獲取的目標(biāo)地物波段數(shù)量為100～200個(gè)，光譜分辨率在10

nm左右，被廣泛應(yīng)用于遙感領(lǐng)域中。不同種類的成像光譜數(shù)據(jù)任務(wù)2

光譜相機(jī)分類快照式多光譜相機(jī)是一種技術(shù)先進(jìn)、輕便小巧、可搭載在無人機(jī)上的多光譜成像設(shè)備，專門為低空遙感提供精確的多波段光譜數(shù)據(jù)。相機(jī)擁有5個(gè)獨(dú)立的成像器，分別配上特制的濾光片，能讓每個(gè)成像器接收到精確波長(zhǎng)范圍的光譜信息。某型快照式多光譜相機(jī)任務(wù)3

多光譜相機(jī)光譜相機(jī)在相對(duì)行高為120m條件下能夠獲取8cm分辨率的原始影像，相機(jī)內(nèi)全局快門可消除圖像失真，DLS光照傳感器和GPS集成為DLS2代，提高了集成度和輻射測(cè)量精度具體參數(shù)。測(cè)量精度具體參數(shù)如表所示。某型快照式多光譜相機(jī)技術(shù)參數(shù)表任務(wù)3

多光譜相機(jī)波段序號(hào)波段名稱中心波長(zhǎng)/nm波段寬度/nm1藍(lán)Blue475202綠Green560203紅Red668104近紅外NIR840405紅邊Red

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