六旋翼無人機(jī)在城市測量中的有效應(yīng)用

文/徐中華 華東冶金地質(zhì)勘查局物探隊(duì) 安徽蕪湖 241000

隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程逐步加快，城市住宅、寫字樓、道路以及橋梁工程建筑數(shù)量不斷增加，帶動(dòng)了城市發(fā)展的同時(shí)，也為城市測量規(guī)劃工作增加了很大的難度。城市測量工作極其容易受到城市高層建筑、植被以及河道流域等因素的制約，傳統(tǒng)測繪、衛(wèi)星檢測等測量方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代城市測量需求。近年來，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)飛行技術(shù)逐步完善并應(yīng)于各大領(lǐng)域，六旋翼無人機(jī)在我國城市測量工作中的應(yīng)用，大大提升了城市測量工作效率，對我國各大城市的規(guī)劃發(fā)展具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1、六旋翼無人機(jī)的功能特點(diǎn)分析

六旋翼無人機(jī)是多旋翼無人機(jī)的一類，具備垂直起降和空中懸停的優(yōu)勢，較之與四旋翼無人機(jī)或八旋翼無人機(jī)相比較，六旋翼無人機(jī)機(jī)身尺寸更滿足城市測量的需求，機(jī)身尺寸能夠滿足承載高精準(zhǔn)度的機(jī)載攝錄像設(shè)備和各類型傳感設(shè)備，與此同時(shí)，六旋翼無人機(jī)機(jī)身重量恰到好處，旋翼數(shù)量的增加并未對總體重量造成影響，反而提高了無人機(jī)飛行設(shè)備的推比重，能夠有效克服城市側(cè)風(fēng)以及機(jī)身抖動(dòng)等問題對測量的干擾。此外，六旋翼無人機(jī)的整體設(shè)計(jì)確保了無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性，較之與四旋翼無人機(jī)相比較，六旋翼無人機(jī)在失去兩個(gè)旋翼的情況下，只需要對飛行設(shè)備實(shí)施合理調(diào)節(jié)，對總體拉力進(jìn)行重新配置，就能夠防范機(jī)身失控等問題，依舊能夠維護(hù)機(jī)身飛行平衡。

2、六旋翼無人機(jī)的主要技術(shù)分析

2.1 飛行控制技術(shù)

六旋翼無人機(jī)是一種微型飛行設(shè)備，飛行系統(tǒng)屬于非線性、多變量的前驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)際飛行中，不僅極其容易受到大氣動(dòng)力性質(zhì)、重力性質(zhì)以及旋翼慣量距等自身因素的影響，還容易受到大氣層氣流等外部因素的影響。因此，為確保飛行的安全性和穩(wěn)定性，六旋翼無人機(jī)系統(tǒng)包含了姿態(tài)調(diào)控、位置調(diào)控以及高度調(diào)控三部分。姿態(tài)調(diào)控，利用陀螺設(shè)備、加速度儀以及磁強(qiáng)儀傳送飛行角速度、加速度以及磁場強(qiáng)度等進(jìn)行結(jié)合反饋，計(jì)算得出相應(yīng)調(diào)控參數(shù)，并參與到實(shí)際轉(zhuǎn)速分配中，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，達(dá)到調(diào)控?zé)o人機(jī)姿態(tài)的目的；位置調(diào)控，主要利用GPS和光流傳感設(shè)備獲得具體位置和速度信息，從而達(dá)到調(diào)控?zé)o人機(jī)位置和速度的目的；高度調(diào)控，主要利用GPS、超聲測距傳感設(shè)備、加速度儀以及氣壓技術(shù)設(shè)備收集高度數(shù)據(jù)，并計(jì)算得出相關(guān)高度調(diào)節(jié)參數(shù)，再傳送到轉(zhuǎn)速分配中，從而實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)飛行高度的調(diào)節(jié)。

2.2 無線傳送技術(shù)

無人機(jī)傳送的信息主要包含無人機(jī)飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、航拍影像信息以及傳感設(shè)備所收集到的各種數(shù)據(jù)信息等等，就時(shí)效性要求較低的信息可以選用大容量存儲設(shè)備實(shí)施存儲，而就需要實(shí)施傳送的信息而言，務(wù)必要進(jìn)行及時(shí)傳輸。城市測量中，無人機(jī)飛行環(huán)境較為復(fù)雜，隨時(shí)存在電磁影響，為確保信息傳輸?shù)挠行裕瑹o人機(jī)無線傳送技術(shù)需要選取最佳的信道編碼對數(shù)據(jù)實(shí)施差錯(cuò)調(diào)控。

2.3 機(jī)載攝影測量技術(shù)

現(xiàn)階段，無人機(jī)機(jī)載攝影測量設(shè)備普遍使用微型單反相機(jī)或單反相機(jī)，攝影設(shè)備的畫面質(zhì)量直接影響著測量的準(zhǔn)確度，為確保無人機(jī)在城市測量工作的準(zhǔn)確度，實(shí)際飛行測量過程中，一般結(jié)合多傳感設(shè)備和多維度信息技術(shù)進(jìn)行測量，從而達(dá)到提升畫面質(zhì)量的目的，以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2.4 無人機(jī)航道規(guī)劃技術(shù)

航道規(guī)劃主要是在制定條件限制下，尋求從起始位置到目標(biāo)位置，并達(dá)到某類功能標(biāo)準(zhǔn)要求的最佳飛行路線，主要根據(jù)實(shí)際飛行要求，依據(jù)無人機(jī)功能特點(diǎn)和續(xù)航周期對航道進(jìn)行繪畫，以調(diào)節(jié)無人機(jī)的飛行高度、飛行距離以及轉(zhuǎn)彎半徑等等，從而實(shí)現(xiàn)不同城市測量工作中對影像航向和旁向重疊水平的需求。

3、六旋翼無人機(jī)在城市供配電線路巡檢測量中的實(shí)際應(yīng)用

近幾年，無人機(jī)在各大領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用并得到了一致認(rèn)可，隨著我國城市測量工作難度的不斷加大，城市測量逐漸開始應(yīng)用六旋翼無人機(jī)開展實(shí)際測量工作。在對六旋翼無人機(jī)的功能特點(diǎn)和主要技術(shù)進(jìn)行了簡要分析后，筆者主要就六旋翼無人機(jī)在城市供配電線路巡檢測量中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)一步探究。在城市供配電線路巡檢測量工作中，六旋翼無人機(jī)完全符合GPS導(dǎo)航和POS點(diǎn)導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛功能，可以依據(jù)供配電線路鋪設(shè)的地理信息系統(tǒng)坐標(biāo)位置，在供配電線路上空進(jìn)行飛行，并記載POS信息和微型單反相機(jī)姿態(tài)設(shè)備信息，在拍攝圖像的同時(shí)將其傳送至信息庫，作為城市供配電線路巡檢測量的基礎(chǔ)信息，以相同的方式在供配電線路左右45°分別航行并記載，再存入信息庫以供調(diào)取使用，無人機(jī)機(jī)載的姿態(tài)設(shè)備可以通過GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)共享，能夠?qū)⑺挠跋褓Y料傳回直地面控制中心，終端服務(wù)設(shè)備能夠?qū)⒘頍o人機(jī)拍攝的影像進(jìn)行比較分析，并構(gòu)建城市各個(gè)位置供配電線路的故障點(diǎn)模型，并對模型故障進(jìn)行自動(dòng)識別排查，對符合排除條件的疑似故障進(jìn)行存儲，并傳出相應(yīng)的GPS和POS點(diǎn)信息，以便信息分析人員能夠?qū)⒁伤乒收宵c(diǎn)位置傳送給電路巡檢維修人員，從而快速、準(zhǔn)確地對城市供配電線路故障進(jìn)行處理。除此之外，六旋翼無人機(jī)能夠獨(dú)立進(jìn)行多種項(xiàng)目巡查和測量，例如，城市供配電桿塔、導(dǎo)地線路等元件的顯要故障，供配電線路周圍建筑的物理變化，塔基周圍地質(zhì)變化，鐵塔外部銹蝕、塔上線路出現(xiàn)移動(dòng)脫落現(xiàn)象等等，讓供配電線路巡檢測量流程更加規(guī)范化、系統(tǒng)化，大大提升了城市供配電線路巡檢測量的工作效率。

結(jié)語：

六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用，憑借自身垂直起降、空中懸停以及不受空間限制等優(yōu)勢，能夠有效獲取城市中各大建筑物之間的準(zhǔn)確距離、城市道路橋梁分布情況以及城市供配電線路巡檢數(shù)據(jù)等等，不僅減輕了城市測量工作人員的工作負(fù)擔(dān)，還極大地提升了城市測量工作的整體效率，對我國城市規(guī)劃建設(shè)有著極其重要的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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