六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用解析

柳雄

摘 要：六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用，不僅為城市測(cè)量提供了便捷性，同時(shí)在很多方面保證了城市測(cè)量的準(zhǔn)確性。文章首先分別介紹了六旋翼無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)組成與功能特點(diǎn)，其次結(jié)合城市測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用與測(cè)量技術(shù)分析，從而認(rèn)識(shí)到六旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)城市測(cè)量的重要性，目的在于加大六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用，幫助其發(fā)揮真正測(cè)量?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：六旋翼無(wú)人機(jī) 城市測(cè)量 無(wú)線傳輸 航跡設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（a）-0013-02

城市測(cè)量中，因?yàn)闇y(cè)量期間限制條件較多，加上固定翼飛機(jī)安全性得不到保證，所以應(yīng)用六旋翼無(wú)人機(jī)，其本身具備垂直起降的優(yōu)勢(shì)，還可以隨時(shí)在空中懸停，并不受到空中飛行條件的限制，正因?yàn)槿绱?，城市測(cè)量不斷加大對(duì)六旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用研究力度。

1 六旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成

六旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用研究，必須掌握其主要系統(tǒng)組成，這樣才能更好的發(fā)揮在城市測(cè)量中的價(jià)值。此無(wú)人機(jī)包括多個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，比如飛控系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)增穩(wěn)云臺(tái)系統(tǒng)、六旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)、機(jī)載攝影測(cè)量、接收系統(tǒng)、多通道無(wú)人機(jī)遙控等。對(duì)比其他旋翼機(jī)，六旋翼無(wú)人機(jī)從很多方面都得到優(yōu)化，體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作便捷、重量輕且目標(biāo)特性明確。對(duì)于城市測(cè)量中多元化的測(cè)量要求，六旋翼無(wú)人機(jī)具有突出的適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。

2 六旋翼無(wú)人機(jī)功能特點(diǎn)分析

對(duì)于六旋翼無(wú)人機(jī)的功能特點(diǎn)分析，首先必須清楚其屬于多旋翼無(wú)人機(jī)類型，這種類型的無(wú)人機(jī)都具備垂直起降以及空中懸停特點(diǎn)。六旋翼無(wú)人機(jī)與四旋翼、八旋翼無(wú)人機(jī)相比，在很多方面都得到升級(jí)優(yōu)化，當(dāng)然其具體功能特點(diǎn)如下。

（1）機(jī)體尺寸更合理，與城市測(cè)量對(duì)無(wú)人機(jī)的要求相符。同時(shí)機(jī)體設(shè)計(jì)模式與結(jié)構(gòu)組成等都非常合理。再者機(jī)載攝像機(jī)攝像技術(shù)更先進(jìn)，攝像抓拍更迅速，傳感器設(shè)備更先進(jìn)，與其他無(wú)人機(jī)相比性價(jià)比更高。

（2）無(wú)人機(jī)機(jī)身重量輕，并不會(huì)因?yàn)榉敝氐臋C(jī)體影響其飛行速度。在機(jī)身的周邊增設(shè)旋翼數(shù)量，雖然對(duì)總重量會(huì)造成一定的影響，但是卻不影響其飛行速度，并且提升了六旋翼無(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)力。飛行器得到明顯優(yōu)化，飛行控制能力更強(qiáng)，隨時(shí)保證無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)推動(dòng)力充足，避免受到機(jī)體抖動(dòng)或者城市側(cè)風(fēng)的影響[1]。

（3）無(wú)人機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)定，多余度可靠性高。尤其是六旋翼無(wú)人機(jī)飛行期間，每個(gè)旋翼都在運(yùn)行，如果其中某個(gè)旋翼出現(xiàn)問(wèn)題停止運(yùn)行，并不會(huì)影響其自身飛行的穩(wěn)定性，依然可以保持平衡飛行狀態(tài)。

3 六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 六旋翼無(wú)人機(jī)城市測(cè)量應(yīng)用

對(duì)六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要目的在于分析六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性。六旋翼無(wú)人機(jī)因?yàn)閷儆谌詣?dòng)飛行設(shè)備，并不會(huì)受到城市測(cè)量中環(huán)境、風(fēng)向等因素的影響，同時(shí)以增穩(wěn)云臺(tái)配置為基礎(chǔ)，很大程度上確保了六旋翼無(wú)人機(jī)飛行的穩(wěn)定性。此次實(shí)驗(yàn)中的六旋翼無(wú)人機(jī)攝像機(jī)為微單類型，航測(cè)清晰度與效率更高。以A城市作為航測(cè)對(duì)象，地形圖比例設(shè)定為1∶500，六旋翼無(wú)人機(jī)的主要任務(wù)是采集地形圖。當(dāng)天測(cè)量工作開始，該城市的天氣為晴朗，并且風(fēng)力為三級(jí)。無(wú)人機(jī)測(cè)量飛行時(shí)間10min，因?yàn)槌鞘械匦卧?，要求無(wú)人機(jī)飛行高度必須達(dá)到200m。測(cè)量的控點(diǎn)主要設(shè)定16處。根據(jù)六旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)量圖畫及時(shí)進(jìn)行后期處理，期間因?yàn)?個(gè)控點(diǎn)障礙物遮掩無(wú)法測(cè)量清除，其余控點(diǎn)全部測(cè)量完整。對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行高程精度對(duì)比，對(duì)比數(shù)據(jù)見表1。

結(jié)合上述高程測(cè)量對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高程點(diǎn)的差值均值為0.167。實(shí)驗(yàn)測(cè)試是采用全站儀的方式進(jìn)行測(cè)量，其中圓柱體則以歸心測(cè)量為主，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。根據(jù)測(cè)量對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遇到遮擋物的情況下，不能在出現(xiàn)區(qū)域碎部點(diǎn)影像，并且在測(cè)試中與全站儀存在偏差，將近15cm，但是在高程點(diǎn)測(cè)量下，則偏差為17cm，與城市測(cè)量采集數(shù)據(jù)需求相符。當(dāng)然六旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)量期間，不管是在實(shí)際作業(yè)率方面還是在測(cè)量能量消耗方面都得到明顯進(jìn)步，并且全過(guò)程以自主飛行為主，飛行過(guò)程中所有參數(shù)均正常，同時(shí)飛行狀態(tài)十分穩(wěn)定。

3.2 六旋翼無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)

無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)，借助于微型飛行器，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中包含非線性與多變量功能，不僅能夠保證無(wú)人機(jī)飛行期間不受到物理因素的影響，同時(shí)還能夠突破陀螺效應(yīng)、重力特性以及旋翼慣量矩的限制。飛行控制技術(shù)，幫助無(wú)人機(jī)保持飛行穩(wěn)定性，并且提高無(wú)人機(jī)的飛行安全。通過(guò)加速度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)輸出等方式，準(zhǔn)確計(jì)算角速度、加速度與磁強(qiáng)信息融合，按照計(jì)算結(jié)果設(shè)置控制質(zhì)量，調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)，保證無(wú)人機(jī)飛行穩(wěn)定性。

3.2.2 無(wú)線傳輸

通常情況下，無(wú)人機(jī)需進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息主要為飛行數(shù)據(jù)、航拍數(shù)據(jù)、傳感器收集數(shù)據(jù)，當(dāng)不需要數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)時(shí)效性時(shí)，可根據(jù)運(yùn)用容量較大存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)工作，當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)效性要求較高時(shí)，需要第一時(shí)間進(jìn)行傳輸，為無(wú)人機(jī)的科學(xué)控制提供良好的保障與基礎(chǔ)。進(jìn)行城市測(cè)量工作期間，無(wú)人機(jī)運(yùn)用的無(wú)線傳輸技術(shù)主要存在三方面問(wèn)題：首先，數(shù)據(jù)傳輸效率相對(duì)較差，遠(yuǎn)距離以及高效性傳輸質(zhì)量難以得到良好的保障；其次，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行城市測(cè)量工作期間環(huán)境具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，電磁干擾情況也時(shí)有發(fā)生，需工作人員根據(jù)實(shí)際需求使用科學(xué)信道控制接受的數(shù)據(jù)信息，而當(dāng)前無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)信息傳輸穩(wěn)定性、安全性、抗干擾性等都有待提升；最后，微型無(wú)人機(jī)由于其荷載性影響，使得其僅僅可以使用兩塊鋰電池進(jìn)行工作，但想要促進(jìn)無(wú)人機(jī)航拍時(shí)間的提升，強(qiáng)化航拍工作質(zhì)量，就需要對(duì)無(wú)線傳輸設(shè)備實(shí)際功耗問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的解決。

3.2.3 攝影測(cè)量技術(shù)、航跡設(shè)計(jì)

在各種因素影響下，無(wú)人機(jī)所搭載的攝像測(cè)量器通常為單反相機(jī)或微單反相機(jī)，攝像質(zhì)量對(duì)于測(cè)量精準(zhǔn)度有著直接影響，這也是無(wú)人機(jī)測(cè)量主要的技術(shù)之一。與此同時(shí)，想要促進(jìn)影像數(shù)據(jù)具有較高的質(zhì)量，促進(jìn)測(cè)量精準(zhǔn)性的提升，還需要根據(jù)實(shí)際需求將多維度數(shù)據(jù)與多傳感器進(jìn)行有機(jī)整合技術(shù)作為主要基礎(chǔ)[2]。

所謂無(wú)人機(jī)航跡設(shè)計(jì)就是在相關(guān)工作條件影響下，制定從起始位置至終點(diǎn)并且符合各種性能標(biāo)準(zhǔn)的良好飛行軌跡，這也是無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主飛行的主要特點(diǎn)。也就是根據(jù)城市測(cè)量工作需求，結(jié)合無(wú)人機(jī)飛行續(xù)航時(shí)間與特點(diǎn)對(duì)飛行航道進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)人機(jī)飛行速度、距離、高度以及轉(zhuǎn)彎等進(jìn)行控制，進(jìn)而確保其符合不同城市測(cè)量工作的各種要求，為實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域多任務(wù)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，六旋翼無(wú)人機(jī)在城市測(cè)量中的應(yīng)用發(fā)展，主要基于低空無(wú)人機(jī)技術(shù)的研究與發(fā)展，在定點(diǎn)監(jiān)控、影視航拍、空中監(jiān)測(cè)、地理勘察以及高壓線路監(jiān)察等方面廣泛應(yīng)用。尤其是航空攝影與無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)的研發(fā)，在一定程度上對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量提出更高標(biāo)準(zhǔn)，縮小測(cè)量范圍，提高測(cè)量精度，逐漸被城市測(cè)量得以廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳琦，陳航.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作中的應(yīng)用研究[J].智能城市，2018，4（11）：21-22.

[2] 張治拉，王子軍.無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量及在城市規(guī)劃中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2018，542（33）：245-246.