Trimble UX5無人機(jī)航測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

聶相田, 田靜, 王博, 范天雨

(1.華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院,河南 鄭州 450046; 2.水資源高效利用與保障工程河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 鄭州 450046;3.河南省水環(huán)境模擬與治理實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450046; 4.華北水利水電大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院,河南 鄭州 450046)

航空測(cè)量技術(shù)是一種在空中通過飛機(jī)上的攝像機(jī)對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)拍攝,結(jié)合地面定位系統(tǒng),獲得地面影像數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)的測(cè)量方法[1]。我國(guó)的航空測(cè)量始于1931年,由浙江省水利局航測(cè)隊(duì)與德國(guó)測(cè)量公司合作,對(duì)錢塘江支流浦陽江的一段河道進(jìn)行了航測(cè)。中華人民共和國(guó)成立后,航空測(cè)量得到了飛速發(fā)展,但大都是通過拍攝的影像進(jìn)行模擬得到地圖數(shù)據(jù),其成果主要用于地圖的繪制[2-4]。直到20世紀(jì)60年代末,國(guó)際上的攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“模擬到解析”的過渡后,航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用逐漸細(xì)化,在城市規(guī)劃和建設(shè)中起到了積極的作用。21世紀(jì)后,隨著高精度數(shù)碼攝影儀器的出現(xiàn)以及民用無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)的快速發(fā)展,一種搭載高清攝像設(shè)備的低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)逐漸受到關(guān)注。

低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)與以往的航測(cè)系統(tǒng)不同,其飛行作業(yè)高度不高,一般為100～1 000 m,配合高精度攝像設(shè)備,更易獲得高精度平面及高程影像數(shù)據(jù),更易進(jìn)行二維及三維的數(shù)據(jù)分析;其外業(yè)測(cè)量設(shè)備操作簡(jiǎn)單,對(duì)場(chǎng)地要求低,機(jī)動(dòng)靈活,獲取影像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng),能夠滿足各個(gè)層面的用戶需求,可為現(xiàn)代社會(huì)信息化建設(shè)提供強(qiáng)大助力[5-11]。Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)是一種高精度固定翼無人機(jī),包括機(jī)體、動(dòng)力裝置、飛行控制系統(tǒng)及導(dǎo)航子系統(tǒng)。它搭載的高精度Sony-A5100相機(jī)及定制的15 mm定焦福倫達(dá)鏡頭,能在不同高度時(shí)獲得地面的高精度影像數(shù)據(jù),適應(yīng)性較強(qiáng)。

但在航測(cè)工作過程中,由于工作環(huán)境及任務(wù)的要求不同,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種不同的技術(shù)問題。如Trimble UX5無人機(jī)在航測(cè)作業(yè)過程中出現(xiàn)的各種技術(shù)問題包括：冬季電池由于低溫引起效能下降;標(biāo)靶在航測(cè)過程中遺失導(dǎo)致后期數(shù)據(jù)處理失敗;測(cè)繪區(qū)域多變的地形條件出現(xiàn)像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量困難;無人機(jī)起降點(diǎn)選取不當(dāng)造成飛機(jī)損傷;無人機(jī)在起飛前未檢測(cè)電機(jī)狀態(tài),可能由于電機(jī)故障導(dǎo)致起飛失敗造成的飛機(jī)損傷;當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、信號(hào)微弱時(shí),飛機(jī)可能失聯(lián)等。本文通過研究,提出了無人機(jī)設(shè)備系統(tǒng)的配置和設(shè)計(jì)方法、多種無人機(jī)操作技術(shù)流程。這些無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究,可推動(dòng)無人機(jī)在測(cè)繪領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

1 無人機(jī)電池冬季保溫技術(shù)

1.1 問題闡述

為了保證航測(cè)無人機(jī)充分的續(xù)航能力和足夠的推進(jìn)加速度,Trimble UX5無人機(jī)以鋰電池作為提供能源的動(dòng)力系統(tǒng)。鋰電池相較于等體積的蓄電池具有電壓更高、容量更大的優(yōu)勢(shì);同時(shí),鋰電池內(nèi)安裝有充電保護(hù)板,使充電更安全、更環(huán)保。但是,目前的電池技術(shù)具有如下局限性：在冬季氣溫過低的情況下,電池電量自損耗較快,甚至有時(shí)當(dāng)無人機(jī)剛爬升到巡航高度時(shí),電量幾乎損耗殆盡,威脅到無人機(jī)航測(cè)時(shí)的安全作業(yè)。因此，需要采取措施使電池在使用前保持常溫,減少其電量的自損耗。

1.2 解決思路

為了避免無人機(jī)在冬季進(jìn)行航測(cè)任務(wù)時(shí)因電量自損耗過大而被迫降落,針對(duì)Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)的電池設(shè)計(jì)了保溫盒。利用保溫盒盒體及保溫裝置,保證電池在使用前處于恒溫,減少電池電量的自損耗,為無人機(jī)航測(cè)作業(yè)提供足夠電量。

1.3 技術(shù)詳述

專門針對(duì)Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)電池設(shè)計(jì)的保溫盒結(jié)構(gòu)如圖1所示,保溫板1結(jié)構(gòu)如圖2所示,電池槽結(jié)構(gòu)如圖3所示,保溫板2和盒蓋如圖4所示。

圖1 保溫盒結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 保溫板1結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 電池槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 保溫板2與盒蓋示意圖

電池保溫盒包括電池盒體和設(shè)置于電池盒體內(nèi)的保溫裝置。電池盒體包括放置電池的盒槽和與其連接的盒蓋。電池盒體上設(shè)有保溫裝置,保溫裝置包括保溫板1、保溫板2。保溫板1為聚苯乙烯擠塑板,是經(jīng)由特殊工藝連續(xù)擠出發(fā)泡成型的材料,其表面形成的硬膜均勻平整,內(nèi)部完全閉孔發(fā)泡連續(xù)均勻,成蜂窩狀結(jié)構(gòu),具有良好的隔熱、吸水、保溫、抗壓、阻燃和耐磨性能,在浸水條件下仍能完整地保持其保溫性能和抗壓強(qiáng)度。保溫板2為泡沫玻璃板,由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進(jìn)劑等經(jīng)過細(xì)粉碎和均勻混合,再經(jīng)過高溫熔化發(fā)泡、退火而制成的無機(jī)非金屬玻璃材料,具有質(zhì)輕、防火、防水、無污染、不燃燒、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),能起到防火、防震、保溫的作用,經(jīng)久耐用。兩塊保溫板均設(shè)置于電池盒體的內(nèi)部。保溫板1設(shè)置在盒槽內(nèi),其上設(shè)有電池槽(矩形凹槽),槽深小于電池厚度;通常設(shè)置一組或多組電池槽,多組電池槽平行設(shè)置于保溫板1上。保溫板1和盒蓋之間設(shè)有保溫板2,保溫板2與盒蓋之間還設(shè)有起密封作用的橡膠圈,盒蓋和保溫板上均設(shè)有供電池連接線通過的通孔,通孔可設(shè)置為一組或多組，并與電池槽相對(duì)應(yīng),以滿足無人機(jī)的供電需求。保溫板1與盒槽的開口處之間還預(yù)留了便于電池取用的安裝距離,以防使用時(shí)電池間的相互碰撞。盒蓋與盒槽一側(cè)相連,另一側(cè)通過搭扣連接,通常設(shè)置一組或兩組搭扣[12]。

使用該電池保溫技術(shù),通過電池盒體和保溫裝置的設(shè)置,可減少無人機(jī)電池電量因冬季室外氣溫較低而造成的自損耗,為無人機(jī)航測(cè)提供足夠電量。

2 特殊地形區(qū)域像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量方法

2.1 問題闡述

Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)作業(yè)時(shí)需在航測(cè)區(qū)域內(nèi)均勻布置多個(gè)像控點(diǎn),因此，在航測(cè)作業(yè)前,需精確測(cè)量標(biāo)靶點(diǎn)的坐標(biāo)。標(biāo)靶點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量多采用RTK定位技術(shù),結(jié)合GPS觀測(cè)數(shù)據(jù),定位點(diǎn)的坐標(biāo)值。在特殊地形區(qū)域進(jìn)行像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量時(shí),面臨的主要問題為：在房屋密集區(qū)域內(nèi)測(cè)量時(shí),由于建筑物數(shù)量多、高度大,且房屋周圍無線電信號(hào)源眾多,易對(duì)設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)干擾,甚至導(dǎo)致無法接收衛(wèi)星信號(hào);在山區(qū)測(cè)量時(shí),山區(qū)高差較大,森林茂密,地形復(fù)雜,空曠地區(qū)較少,對(duì)測(cè)量設(shè)備信號(hào)遮擋嚴(yán)重。

2.2 解決思路

2.2.1 房屋密集區(qū)域像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量

為避免高大建筑物遮擋測(cè)量設(shè)備的無線信號(hào),應(yīng)選擇測(cè)區(qū)內(nèi)較高建筑物的天臺(tái)架設(shè)GPS基準(zhǔn)站,并確保天臺(tái)無過多障礙物和附近無衛(wèi)星天線等易干擾測(cè)量信號(hào)的無線干擾設(shè)備。布置像控點(diǎn)時(shí),一方面要符合布置原則,均勻分布于整個(gè)測(cè)區(qū);另一方面,需選擇區(qū)域內(nèi)較為空曠且具有明顯特征的場(chǎng)地,既可避免坐標(biāo)測(cè)量時(shí)的信號(hào)干擾,也便于后期拼圖時(shí)像控點(diǎn)的識(shí)別。房屋密集區(qū)域像控點(diǎn)固定解的測(cè)量分為直接測(cè)定和非直接測(cè)定,前者是基于基站信號(hào)較強(qiáng)的情況下直接測(cè)定的,后者是基于基站信號(hào)較弱的情況下通過調(diào)節(jié)基站電臺(tái)為高功率模式或切換至網(wǎng)絡(luò)模式的情況下進(jìn)行精確測(cè)定的。采取該方法有利于在房屋密集區(qū)域內(nèi)高效快速測(cè)定固定解,同時(shí)提高數(shù)據(jù)精度。

2.2.2 山區(qū)像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量

為避免茂密樹木遮擋測(cè)量設(shè)備信號(hào),選擇測(cè)區(qū)內(nèi)較高且易于攀登的山,在山頂處尋找一塊較為空曠平坦、無過多衛(wèi)星天線的地點(diǎn)架設(shè)GPS基準(zhǔn)站。布置像控點(diǎn)時(shí),一方面要符合布置原則,均勻布設(shè)在測(cè)區(qū)內(nèi);另一方面要盡可能選擇較為空曠平坦、沒有高大樹木的場(chǎng)地,既可避免航拍時(shí)像控點(diǎn)被遮擋,便于后期拼圖時(shí)像控點(diǎn)的識(shí)別,也可避免坐標(biāo)測(cè)量時(shí)的信號(hào)干擾。山區(qū)像控點(diǎn)固定解的測(cè)量也分為直接測(cè)定和非直接測(cè)定。前者是基于基站信號(hào)較強(qiáng)的情況下直接測(cè)定,后者是基于基站信號(hào)較弱的情況下通過調(diào)節(jié)基站電臺(tái)為高功率模式或切換至網(wǎng)絡(luò)模式的情況下進(jìn)行精確測(cè)定。采取該方法有利于在山區(qū)區(qū)域內(nèi)高效快速測(cè)定固定解,同時(shí)提高數(shù)據(jù)精度[13-14]。

2.3 技術(shù)詳述

為在特殊地形區(qū)域順利測(cè)量像控點(diǎn)坐標(biāo),提高無人機(jī)外業(yè)航測(cè)效率,提出了一種特殊區(qū)域內(nèi)無人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量方法。其操作步驟如下：

1)架設(shè)GPS基站。在房屋密集區(qū)域內(nèi),尋找規(guī)定飛行區(qū)域內(nèi)較高建筑物的平臺(tái)架設(shè)GPS基站,同時(shí)要保證平臺(tái)周圍無障礙物和干擾信號(hào),搜索到衛(wèi)星信號(hào)后至少與6顆衛(wèi)星對(duì)接。在山區(qū)區(qū)域內(nèi),選擇測(cè)區(qū)內(nèi)較高且易于攀登的山,在山頂尋找一塊較為空曠平坦、無樹木且無干擾設(shè)備的場(chǎng)地,將GPS基站架設(shè)于該處,搜索衛(wèi)星信號(hào),并至少與6顆衛(wèi)星進(jìn)行信號(hào)對(duì)接。

2)打開無人機(jī)手部設(shè)置的固定解模式,開啟移動(dòng)站,將無人機(jī)與架設(shè)好的GPS基站對(duì)接。

3)測(cè)量,包括地形測(cè)量和像控點(diǎn)測(cè)量(僅用于山區(qū)測(cè)量,在房屋密集區(qū)測(cè)量時(shí)忽略此步驟)。在無人機(jī)測(cè)區(qū)內(nèi)任意選擇多個(gè)點(diǎn)位,對(duì)每個(gè)點(diǎn)位編號(hào),并且保證任意相鄰兩個(gè)點(diǎn)位之間無過多雜物。使用校正過的鋼尺對(duì)相鄰兩個(gè)點(diǎn)位沿連接線進(jìn)行往返測(cè)量,將相對(duì)誤差控制在1/4 000～1/3 000。測(cè)量連接線轉(zhuǎn)折角的左角和右角的角度。將測(cè)量的數(shù)據(jù)整理后,對(duì)截取影像進(jìn)行糾正,并生成AutoCAD數(shù)字化影像,然后通過Erdas Imagine軟件將其轉(zhuǎn)化成光學(xué)影像備用?；诠鈱W(xué)影像確定山脊線和山谷線,并在山脊線和山谷線上選擇多個(gè)點(diǎn)位,采用GPS對(duì)這些點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量并采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)。將各位點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)影像后進(jìn)行拼接、圖邊角擬合和編輯處理,形成一整幅區(qū)域內(nèi)的影像圖形,并用光學(xué)影像進(jìn)行校核。

4)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),校核預(yù)先設(shè)置于規(guī)定飛行區(qū)域內(nèi)的至少3個(gè)像控點(diǎn),完成校核后將其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。設(shè)置像控點(diǎn)的具體方法：當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控站監(jiān)測(cè)到無人機(jī)到達(dá)像控點(diǎn)采集區(qū)域后,根據(jù)包含像控點(diǎn)采集區(qū)域的遙感影像和無人機(jī)傳回的像控點(diǎn)采集到的視頻圖像確定像控點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

5)測(cè)定固定解。將GPS移動(dòng)站移至完成校核的像控點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量,并以像控點(diǎn)為圓心、半徑為10 m的范圍內(nèi)尋找GPS基站信號(hào),對(duì)接后測(cè)定固定解。若基站信號(hào)很弱,無法測(cè)得像控點(diǎn)坐標(biāo)的固定解,則將GPS基站電臺(tái)調(diào)節(jié)為高功率模式,并將移動(dòng)站與GPS基站信號(hào)對(duì)接后測(cè)出固定解。若調(diào)節(jié)為高功率模式后仍然搜索不到基站信號(hào),則將移動(dòng)站切換為網(wǎng)絡(luò)模式,移至其中一個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行校核并查看偏差。如果偏差大于正常范圍值,則校核該點(diǎn),校核完成后移至下一個(gè)像控點(diǎn)測(cè)量并再次查看偏差,直到測(cè)量偏差符合精度要求,才可進(jìn)行像控點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量。

6)測(cè)得固定解后,將標(biāo)靶移至有固定解的測(cè)點(diǎn)位置,讀取該像控點(diǎn)的坐標(biāo)。

通過上述步驟,即可解決航測(cè)無人機(jī)在房屋密集區(qū)和山區(qū)內(nèi)測(cè)量像控點(diǎn)坐標(biāo)面臨的技術(shù)難題。這不僅避免了測(cè)量設(shè)備受其他設(shè)備信號(hào)或障礙物的干擾,同時(shí)可以加快無人機(jī)標(biāo)靶的鋪設(shè),節(jié)省像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量的時(shí)間,在山區(qū)還可節(jié)省人力耗費(fèi),從而提高無人機(jī)外業(yè)作業(yè)的效率。

3 山區(qū)起降點(diǎn)選取方法

3.1 問題闡述

Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)起降時(shí)要求位于至少長(zhǎng)50 m、寬30 m的平坦場(chǎng)地,如四周空曠、相對(duì)柔軟且無石塊等硬物的土地、田地,盡量避免在水泥路面硬著陸,以防無人機(jī)在起降時(shí)因碰撞而損毀。但在具體實(shí)施測(cè)繪任務(wù)時(shí),通常遇到的是較為復(fù)雜的地形條件,無法保證起降所需的大面積空曠平坦場(chǎng)地。尤其在山區(qū)中,一方面山區(qū)地形環(huán)境復(fù)雜,多有山崖峭壁和茂密森林,尋找一塊可保證無人機(jī)安全起降的空曠地點(diǎn)極其不易,工作人員攜帶沉重儀器、漫無目的地找尋會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和人力,增加無人機(jī)航測(cè)成本,同時(shí)山谷間的大風(fēng)也會(huì)對(duì)無人機(jī)的安全起降產(chǎn)生威脅;另一方面,現(xiàn)有的起降點(diǎn)選取方法只是無人機(jī)航測(cè)算法的一部分,無人機(jī)在起飛和降落時(shí)對(duì)于安全起降區(qū)域的選取,沒有比較緊密的邏輯算法做支撐,即使是進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)地考察勘測(cè)和測(cè)區(qū)地圖標(biāo)識(shí),還是很容易造成選取誤差,進(jìn)而導(dǎo)致無人機(jī)起降時(shí)損毀。目前還沒有專門針對(duì)固定翼類型無人機(jī)的起降點(diǎn)選取方法,無法保證固定翼無人機(jī)在山區(qū)安全精準(zhǔn)起降并順利完成航測(cè)任務(wù)。

3.2 解決思路

在山區(qū)選擇起降點(diǎn)時(shí),首先應(yīng)查詢測(cè)區(qū)地圖,先確定備選區(qū)域,再根據(jù)選取原則選擇不同的起降備選區(qū)域；然后對(duì)每個(gè)起降區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)量、計(jì)算,并規(guī)劃出每個(gè)起降區(qū)域內(nèi)適合安全起降的地點(diǎn)；再通過專門針對(duì)Trimble UX5固定翼無人機(jī)山區(qū)起降點(diǎn)的選取算法擇優(yōu)選取起降區(qū)域,初步確定若干個(gè)起降點(diǎn),并將其標(biāo)注在測(cè)區(qū)地圖上；最后再次進(jìn)行續(xù)航實(shí)地考察,選擇最佳起降點(diǎn)。完成上述操作后,方可進(jìn)行無人機(jī)外業(yè)作業(yè)任務(wù)。

3.3 技術(shù)詳述

為確保無人機(jī)在山區(qū)測(cè)區(qū)內(nèi)安全、精準(zhǔn)起降,降低起降誤差和航測(cè)成本,可進(jìn)行如下操作。

1)進(jìn)行內(nèi)業(yè)操作準(zhǔn)備時(shí),查詢測(cè)區(qū)地圖,在測(cè)區(qū)地圖中選取若干處地勢(shì)相對(duì)平坦空曠,四周無較高山崖或峭壁、茂密森林等其他障礙物、硬物的開闊地帶,作為起降備選區(qū)域。選取原則如下：

若山區(qū)測(cè)區(qū)面積較小,并且與平原接壤,則選擇測(cè)區(qū)外相對(duì)海拔低于750 m的山峰的山腳或測(cè)區(qū)附近的農(nóng)田、草地,作為起降備選區(qū)域,同時(shí)保證起降區(qū)域的長(zhǎng)度均大于50 m、寬度均大于30 m。

若山區(qū)測(cè)區(qū)面積較大,航測(cè)時(shí)間超過了無人機(jī)的續(xù)航能力,則放棄從外圍飛入進(jìn)行航測(cè),選擇測(cè)區(qū)內(nèi)的空曠地點(diǎn)作為安全起降備選區(qū)域;同時(shí)保證起降區(qū)域的長(zhǎng)度均大于100 m、寬度均大于50 m?？蓛?yōu)先尋找兩山間的山谷地帶,尋找谷底內(nèi)長(zhǎng)度合適的空曠平地,并將之作為起降備選區(qū)域。若山谷中無滿足條件的平地,則順著山體尋找,在山腰或者山頂尋找平坦場(chǎng)地,并將之作為起降備選區(qū)域。

若測(cè)區(qū)附近無空曠平地,則選擇較為空曠的山腰或者山頂?shù)鹊攸c(diǎn)作為起降備選區(qū)域。

2)選擇多個(gè)適合無人機(jī)安全起降的區(qū)域后,對(duì)每個(gè)起降區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)量、計(jì)算,并規(guī)劃出每個(gè)起降區(qū)域內(nèi)適合起降的地點(diǎn),通過選取特定算法擇優(yōu)選取起降區(qū)域,并初步確定若干個(gè)起降點(diǎn)。

3)在測(cè)區(qū)地圖上將確定好的若干個(gè)起降點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注,再次進(jìn)行續(xù)航實(shí)地勘察,進(jìn)一步選擇最優(yōu)起降點(diǎn),確保最優(yōu)起降點(diǎn)的高差小于25 m。注意：最優(yōu)起降點(diǎn)的高差每增加1 m,則無人機(jī)降落時(shí)會(huì)向前多飛行10～20 m。準(zhǔn)備就緒后進(jìn)行無人機(jī)的安全起飛和降落。

3.4 校正算法計(jì)算步驟

1)定義較優(yōu)起降區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)為a0,較優(yōu)起降區(qū)域的個(gè)數(shù)為N,每個(gè)較優(yōu)起降區(qū)域內(nèi)適合安全起降的起降點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為n1、n2、…、nN,最優(yōu)起降點(diǎn)的總個(gè)數(shù)為n;其中,較優(yōu)起降區(qū)域、最優(yōu)起降點(diǎn)均受氣候和風(fēng)向的影響。

2)選取最優(yōu)起降點(diǎn)的計(jì)算公式為：

(1)

3)進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)量,記錄N、n1、n2、…、nN、n等數(shù)據(jù),在保證滿足A≥B選取條件的情況下,確定最終的每個(gè)最優(yōu)起降點(diǎn)的具體方位,并將其標(biāo)注在測(cè)區(qū)地圖上,然后進(jìn)行測(cè)區(qū)地圖實(shí)時(shí)更新和航測(cè)更新提醒。航測(cè)更新提醒包括語音提醒和紅外圖像提醒。

3.5 實(shí)例分析

3.5.1 測(cè)區(qū)外起降

測(cè)區(qū)外起降地點(diǎn)如圖5所示。由于測(cè)區(qū)面積較小并且山區(qū)一側(cè)與平原相連,測(cè)區(qū)半徑小于無人機(jī)最大航程,故進(jìn)行如下操作：選擇附近相對(duì)平坦開闊的農(nóng)田,如圖5中的地點(diǎn)1與地點(diǎn)2,東側(cè)靠山,西接平原,且長(zhǎng)度大于50 m,寬度大于30 m。在航測(cè)東側(cè)山區(qū)的地形時(shí),應(yīng)根據(jù)起飛時(shí)的風(fēng)向選擇地點(diǎn)1或者地點(diǎn)2作為起降點(diǎn)。地點(diǎn)1中部有一條東西向的小路,由于無人機(jī)需迎風(fēng)起、迎風(fēng)降,當(dāng)起飛時(shí)風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)時(shí)才可選擇地點(diǎn)1。若風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)時(shí),由于東側(cè)為山區(qū),朝向大山起飛有較大墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn),不建議進(jìn)行航測(cè)任務(wù)。若起飛時(shí)主風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)或北風(fēng),均可選擇地點(diǎn)2作為起降點(diǎn)。

圖5 測(cè)區(qū)外起降地點(diǎn)圖

3.5.2 測(cè)區(qū)內(nèi)起降

測(cè)區(qū)內(nèi)起降地點(diǎn)如圖6所示。由于測(cè)區(qū)面積較大且四周無適合起降的平原,無人機(jī)無法從測(cè)區(qū)外起飛進(jìn)入測(cè)區(qū)完成航測(cè)任務(wù),故進(jìn)行如下操作：選擇測(cè)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度超過100 m、寬度超過50 m,且平坦無河流、碎石等障礙物的區(qū)域,如圖6中的地點(diǎn)3作為起降點(diǎn),這類點(diǎn)位于狹長(zhǎng)山谷中,西側(cè)山峰較為平緩,東側(cè)陡峭。由于山谷中往往風(fēng)力較大,容易造成無人機(jī)墜毀,為確保無人機(jī)的起降安全,需在3級(jí)風(fēng)以下的情況下谷中才可實(shí)施起降。根據(jù)風(fēng)向可選擇在地點(diǎn)3的東部或者西部起降,并且保證無人機(jī)起降時(shí)的轉(zhuǎn)彎和盤旋地點(diǎn)在山谷略偏西的上空。地點(diǎn)3的西側(cè)山地,僅適合冬季無人機(jī)的起降,因?yàn)槎緯r(shí)河道干涸或流量小,谷底較為干燥,不會(huì)損壞無人機(jī)。若在春夏雨季,河道水流充沛,存在無人機(jī)墜入水流的安全隱患,此時(shí)谷底不可進(jìn)行無人機(jī)的起降,應(yīng)沿著山體另尋無人機(jī)的起降點(diǎn),如圖6中的地點(diǎn)4。地點(diǎn)4位于山谷西側(cè)山峰的山頂,地勢(shì)較為平坦,無山崖峭壁、茂密森林,也無較大石塊,適合無人機(jī)的起降,但山頂往往風(fēng)勢(shì)較大,在起飛前需借助風(fēng)速儀等設(shè)備監(jiān)測(cè)風(fēng)速才可決定能否進(jìn)行航測(cè)作業(yè)。因此，考慮到風(fēng)向、風(fēng)力、風(fēng)速等天氣條件的影響,更新最優(yōu)起降點(diǎn)選取公式為：

(2)

更新后的選取公式,減少了無人機(jī)選取較優(yōu)起降區(qū)域、最優(yōu)起降點(diǎn)的個(gè)數(shù),去掉了臨界處的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),從而保證了在山區(qū)測(cè)區(qū)環(huán)境較不理想時(shí)選取算法的高效性、安全性和可靠性。但需要注意的是,在山區(qū)作業(yè)時(shí),一定要重視起降點(diǎn)的高差,高差每增加1 m,無人機(jī)降落時(shí)會(huì)向前多飛行10～20 m。

圖6 測(cè)區(qū)內(nèi)起降地點(diǎn)圖

上述固定翼無人機(jī)山區(qū)起降點(diǎn)的選取方法具有良好的普適性,適用于型號(hào)為Trimble UX5等同類型的固定翼航測(cè)無人機(jī),能夠在地形復(fù)雜的山區(qū)快速精準(zhǔn)地選取最優(yōu)起降地點(diǎn),實(shí)現(xiàn)安全高效、高精度、易控制的無人機(jī)起降,提高固定翼無人機(jī)航測(cè)精度,確保無人機(jī)的安全起降,降低無人機(jī)的航測(cè)成本。

4 標(biāo)靶設(shè)計(jì)及布設(shè)方法

4.1 問題闡述

像控點(diǎn)布設(shè)是無人機(jī)正射影像制作的重要環(huán)節(jié),也是外業(yè)過程中成本投入較大的部分,像控點(diǎn)布設(shè)所用靶標(biāo)的設(shè)計(jì)尤為重要；然而現(xiàn)有像控點(diǎn)布設(shè)的靶標(biāo)結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單,且對(duì)布設(shè)點(diǎn)的環(huán)境要求較高,標(biāo)靶布設(shè)若不提前規(guī)劃,外業(yè)人員僅依靠大致判斷進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè),可能會(huì)導(dǎo)致像控點(diǎn)在測(cè)區(qū)內(nèi)分布不均勻,或無法識(shí)別。

4.2 解決思路

為了能夠合理布設(shè)像控點(diǎn)標(biāo)靶且便于無人機(jī)進(jìn)行航測(cè)任務(wù)時(shí)準(zhǔn)確定點(diǎn),順利完成后期拼圖和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理作業(yè),需要一種能使外業(yè)人員快速、高效鋪設(shè)像控點(diǎn)的標(biāo)靶和布設(shè)方法。這種標(biāo)靶由標(biāo)盤和與其連接的可拆卸支撐座構(gòu)成,可以通過不同的組裝方式,在工作現(xiàn)場(chǎng)拼裝出適合現(xiàn)場(chǎng)情況的靶標(biāo)。這種標(biāo)靶的布設(shè)方法是：預(yù)先下載所選測(cè)區(qū)范圍的地圖,在其外側(cè)繪制矩形臨界區(qū)塊,并在區(qū)塊的4個(gè)頂點(diǎn)處分別布設(shè)一個(gè)臨界像控點(diǎn);在測(cè)試風(fēng)向、風(fēng)速后,將測(cè)區(qū)劃分為若干矩形區(qū)塊,在各個(gè)區(qū)塊內(nèi)分別預(yù)設(shè)像控點(diǎn),再通過地圖軟件和現(xiàn)場(chǎng)考察找尋預(yù)設(shè)像控點(diǎn)附近空曠、交通便利的地點(diǎn),鋪設(shè)這種無人機(jī)專用的靶標(biāo),并測(cè)得該點(diǎn)的坐標(biāo)。

4.3 技術(shù)詳述

4.3.1 標(biāo)靶結(jié)構(gòu)

該標(biāo)靶由標(biāo)盤和與其連接的可拆卸支撐座構(gòu)成,其整體結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 標(biāo)靶整體結(jié)構(gòu)示意圖

標(biāo)盤為圓盤狀,被均勻分隔成4個(gè)扇形區(qū)域,黑白色相間布置,白色區(qū)域上粘貼警示標(biāo)牌和項(xiàng)目信息顯示標(biāo)牌,其結(jié)構(gòu)如圖8所示;標(biāo)盤側(cè)壁上沿周向開設(shè)3個(gè)卡槽,外側(cè)設(shè)置3個(gè)與卡槽匹配的三棱柱狀連接塊,并與標(biāo)盤相連后形成一個(gè)三棱柱狀結(jié)構(gòu)。

支撐座包括支撐柱、夾持機(jī)構(gòu)和若干個(gè)支腿。支撐柱頂端與標(biāo)盤連接,內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)軸承,與支撐柱內(nèi)壁固定連接,內(nèi)側(cè)穿設(shè)有外套筒。外套筒一端與軸承內(nèi)圈相連,另一端從支撐柱底端穿出后向外側(cè)延伸,并在延伸段上沿母線方向開設(shè)有滑槽Ⅰ。外套筒在位于滑槽Ⅰ的位置處分別開設(shè)有與滑槽Ⅰ連通的滑槽Ⅱ和滑槽Ⅲ,兩者間平行設(shè)置,如圖9所示;外套筒內(nèi)穿設(shè)有可在其內(nèi)上下滑動(dòng)的滑動(dòng)軸,滑動(dòng)軸外壁上設(shè)置有可在滑槽Ⅰ內(nèi)滑動(dòng)的擋塊,擋塊在滑槽Ⅰ內(nèi)滑動(dòng)的過程中可卡入滑槽Ⅱ或滑槽Ⅲ內(nèi)以實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)軸的固定?；瑒?dòng)軸的一端設(shè)置在外套筒內(nèi),另一端設(shè)置在外套筒的外側(cè)。外套筒在延伸段的外壁上設(shè)置有沿周向均勻分布的若干支腿,支腿包括弧形套筒、調(diào)節(jié)柱和底板。夾持機(jī)構(gòu)設(shè)置在滑動(dòng)軸遠(yuǎn)離標(biāo)盤的一端,夾持機(jī)構(gòu)包括固定軸、水平連桿和豎直連桿。

圖8 標(biāo)盤結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 外套筒結(jié)構(gòu)示意圖

滑動(dòng)軸、支腿、夾持機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)分別如圖10、11、12所示。標(biāo)盤、連接塊Ⅰ、連接塊Ⅱ的連接關(guān)系如圖13所示。

圖10 滑動(dòng)軸結(jié)構(gòu)示意圖

圖11 支腿結(jié)構(gòu)示意圖

圖12 夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖13 標(biāo)盤、連接塊Ⅰ、連接塊Ⅱ的連接關(guān)系

4.3.2 標(biāo)靶布設(shè)的具體步驟

1)在谷歌地圖上圈定1個(gè)呈矩形的測(cè)區(qū)范圍,將該測(cè)區(qū)范圍的地圖導(dǎo)入Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)專用配套軟件中,并下載該測(cè)區(qū)范圍的地圖。

2)在測(cè)區(qū)地圖的外測(cè)繪制1個(gè)呈矩形框狀的臨界區(qū)塊,并在臨界區(qū)塊的4個(gè)頂點(diǎn)處分別布設(shè)1個(gè)臨界像控點(diǎn);查詢?cè)摐y(cè)區(qū)范圍的天氣預(yù)報(bào)以獲得外業(yè)工作時(shí)的風(fēng)向和風(fēng)速,并輸入到無人機(jī)專用配套軟件中;根據(jù)無人機(jī)上顯示的續(xù)航情況,將測(cè)區(qū)范圍的地圖均勻劃分為若干個(gè)矩形飛行區(qū)塊,每個(gè)飛行區(qū)塊的長(zhǎng)度為a,寬度為b,保證b≤a≤2b。臨界區(qū)塊與飛行區(qū)塊的分布如圖14所示。

3)在每個(gè)飛行區(qū)塊內(nèi)預(yù)設(shè)像控點(diǎn)。在飛行區(qū)塊的4個(gè)頂點(diǎn)和中心位置處分別布設(shè)1個(gè)采樣像控點(diǎn);在位于飛行區(qū)塊左半部分的區(qū)域內(nèi)繪制1條斜率大于2a/b的直線,并在直線兩側(cè)均勻布設(shè)若干個(gè)像控點(diǎn);在位于飛行區(qū)塊右半部分的區(qū)域內(nèi)繪制一條不規(guī)則的曲線并在曲線的兩側(cè)均勻布設(shè)若干個(gè)像控點(diǎn)。飛行區(qū)塊內(nèi)的像控點(diǎn)的分布如圖15所示。

圖14 臨界區(qū)塊與飛行區(qū)塊分布示意圖

圖15 飛行區(qū)塊內(nèi)的像控點(diǎn)分布示意圖

4)將預(yù)設(shè)的臨界像控點(diǎn)和預(yù)設(shè)的像控點(diǎn)從電腦上導(dǎo)入至移動(dòng)設(shè)備中,運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備上的地圖軟件打開。

5)外業(yè)人員通過地圖軟件尋找考察每個(gè)預(yù)設(shè)的像控點(diǎn)。

6)根據(jù)外業(yè)的實(shí)際情況,在預(yù)設(shè)的像控點(diǎn)附近尋找空曠、交通便利的地點(diǎn)鋪標(biāo)靶,并測(cè)取該點(diǎn)的坐標(biāo)。

使用這種分區(qū)域圓形可拆卸標(biāo)靶,可有效解決現(xiàn)有布設(shè)方法中存在的問題,提高了航測(cè)的精度。該標(biāo)靶4個(gè)扇形區(qū)域的顏色黑白相間,可以快速、高效、準(zhǔn)確地識(shí)別標(biāo)靶中心點(diǎn),提高布設(shè)效率和拼圖效率;同時(shí),分別設(shè)置于兩個(gè)白色區(qū)域上的項(xiàng)目信息、警示標(biāo)志,可以防止非工作人員隨意挪動(dòng)標(biāo)靶。該標(biāo)靶可以拆卸并拼裝成不同形狀,便于攜帶且能夠在不同坡度的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪設(shè),適應(yīng)性強(qiáng)。由于在飛行區(qū)塊的外側(cè)設(shè)置了臨界區(qū)塊,并在臨界區(qū)塊的4個(gè)頂點(diǎn)處分別布設(shè)了臨界像控點(diǎn),可以防止出現(xiàn)采樣像控點(diǎn)因照片不清晰、被人為挪動(dòng)等導(dǎo)致不可用的情況;每個(gè)飛行區(qū)塊內(nèi)布置的多個(gè)像控點(diǎn),又進(jìn)一步確保了航測(cè)作業(yè)的精度。

5 馬達(dá)測(cè)試裝置及測(cè)試方法

5.1 問題闡述

固定翼無人機(jī)采用彈射起飛,經(jīng)彈射架加速起飛后,螺旋槳高速旋轉(zhuǎn),提供動(dòng)力。無人機(jī)起飛時(shí),可能因服務(wù)器與傳動(dòng)桿間的摩擦過大、彈繩彈力不足、機(jī)械故障、人員操作失誤等原因?qū)е缕痫w失敗,在彈射后墜機(jī);也可能由于高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳擊打在地面或者其他物體上造成螺旋槳槳葉擊斷,甚至導(dǎo)致電機(jī)的非正常停轉(zhuǎn)。若不經(jīng)過檢驗(yàn)便進(jìn)行下一次飛行,很可能會(huì)導(dǎo)致飛行事故,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人員受傷、無人機(jī)損毀等重大損失。而且,固定翼無人機(jī)在進(jìn)行航測(cè)作業(yè)時(shí)飛行的區(qū)域較為廣泛,尤其是在野外作業(yè)時(shí),一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況,在缺少專業(yè)檢測(cè)工具的情況下對(duì)電機(jī)的狀態(tài)實(shí)施檢測(cè)尤為重要。因此,研究一種用于野外的航測(cè)無人機(jī)馬達(dá)測(cè)試裝置及測(cè)試方法,便于在起飛前快速對(duì)固定翼無人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行有效檢測(cè),可減少無人機(jī)飛行事故的發(fā)生。

5.2 解決思路

這種用于野外的航測(cè)無人機(jī)馬達(dá)測(cè)試裝置通過使航測(cè)無人機(jī)旋轉(zhuǎn),給予空速管一定的風(fēng)力,使空速管內(nèi)的感應(yīng)器接收到空氣造成的壓力,從而通過觀察電機(jī)是否會(huì)隨空速的改變而改變轉(zhuǎn)速,以此來判斷電機(jī)是否完好,避免無人機(jī)在飛行作業(yè)時(shí)因電機(jī)受損停轉(zhuǎn)而導(dǎo)致墜機(jī)事故。

5.3 技術(shù)詳述

用于野外的航測(cè)無人機(jī)馬達(dá)測(cè)試裝置,包括旋轉(zhuǎn)桿、錐形套筒和機(jī)翼固定件。連接桿下端插在錐形套筒中的圓柱孔內(nèi),機(jī)翼固定件包括兩對(duì)環(huán)形彈性帶和固定樁,均設(shè)置在旋轉(zhuǎn)桿兩端,固定樁為T字形。微型測(cè)速儀安裝在不可伸縮連接桿上。馬達(dá)測(cè)試裝置使用時(shí)的主視圖如圖16所示,收納后的側(cè)視圖如圖17所示,俯視圖如圖18所示。

具體操作步驟如下：

1)拆除航測(cè)無人機(jī)螺旋槳,按照手部提示進(jìn)行飛行前的正常準(zhǔn)備和檢查工作：連接航測(cè)無人機(jī)手部的調(diào)制解調(diào)器及電池,完成手部與航測(cè)無人機(jī)E-Box的對(duì)接,并關(guān)閉航測(cè)無人機(jī)有效荷載倉(cāng)。

圖16 馬達(dá)測(cè)試裝置使用時(shí)的主視圖

圖17 馬達(dá)測(cè)試裝置收納后的側(cè)視圖

圖18 馬達(dá)測(cè)試裝置的俯視圖

2)蓋住空速管,檢查航測(cè)無人機(jī)的升降翼是否水平,運(yùn)動(dòng)是否平滑。

3)取出馬達(dá)測(cè)試裝置,將錐形套筒的尖端插入地面,將航測(cè)無人機(jī)的兩翼分別通過環(huán)形彈性帶和固定樁固定在旋轉(zhuǎn)桿的兩個(gè)連接桿上,使兩翼連線方向豎直向下朝向地面。

4)取下空速管帽,撥動(dòng)固定樁,使航測(cè)無人機(jī)以旋轉(zhuǎn)桿為軸,快速旋轉(zhuǎn),提供更高的瞬時(shí)速度,給予空速管足夠風(fēng)力,使空速管內(nèi)的感應(yīng)器檢測(cè)到空氣造成的壓力。

5)在航測(cè)無人機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中觀察電機(jī)是否能正常工作：根據(jù)微型測(cè)速儀顯示的旋轉(zhuǎn)速度,若發(fā)現(xiàn)電機(jī)會(huì)隨旋轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)速度的改變而改變轉(zhuǎn)速,則電機(jī)完好;若不論旋轉(zhuǎn)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度如何改變,電機(jī)依舊停轉(zhuǎn),則電機(jī)已燒毀,需要返廠維修或者更換。

該測(cè)試裝置的旋轉(zhuǎn)桿可伸縮收納,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于攜帶,適合在野外缺少專用檢測(cè)設(shè)備的情況下對(duì)無人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行快速、有效檢測(cè),判斷電機(jī)是否因非正常停轉(zhuǎn)受到損傷,從而避免無人機(jī)在飛行作業(yè)時(shí)因電機(jī)受損停轉(zhuǎn)而墜機(jī)所帶來的巨大損失。

6 用于尋找航測(cè)無人機(jī)的定位裝置

6.1 問題闡述

無人機(jī)進(jìn)行外業(yè)作業(yè)時(shí),會(huì)遇到地形復(fù)雜的山林或者密集的高層建筑,存在信號(hào)干擾,無人機(jī)與控制端的通信天線不能實(shí)時(shí)對(duì)準(zhǔn)并建立連接,對(duì)無人機(jī)的定位造成影響,會(huì)出現(xiàn)無人機(jī)失聯(lián)的情況,對(duì)無人機(jī)回收工作極為不利,甚至可能導(dǎo)致無人機(jī)丟失,給航測(cè)工作帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

6.2 解決思路

為了避免在復(fù)雜情況下無人機(jī)與控制端失聯(lián)后丟失,可使用一種便于尋找航測(cè)無人機(jī)的定位裝置,對(duì)航測(cè)無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行定位追蹤,保證在出現(xiàn)特殊情況時(shí)技術(shù)人員能第一時(shí)間找到無人機(jī),及時(shí)搶救無人機(jī)和所獲數(shù)據(jù),減少損失[15]。

6.3 技術(shù)詳述

該定位裝置設(shè)置在無人機(jī)荷載倉(cāng)內(nèi),包括放置框、蓋板、可充電電池、定位模塊和信號(hào)傳輸模塊。荷載倉(cāng)結(jié)構(gòu)如圖19所示,荷載倉(cāng)T形槽俯視圖如圖20所示,荷載倉(cāng)T形槽剖視圖如圖21所示,放置框結(jié)構(gòu)如圖22所示,提手豎桿結(jié)構(gòu)如圖23所示,提手橫桿結(jié)構(gòu)如圖24所示。定位模塊上安裝有SIM卡,將定位模塊與手機(jī)建立聯(lián)系,通過短信向定位模塊發(fā)送指令,使定位模塊反饋其位置信息。蓋板設(shè)置在放置框上端,放置框和蓋板均由輕質(zhì)材料構(gòu)成,質(zhì)量小,不會(huì)使得加裝定位裝置后的無人機(jī)超過有效載荷,可保證無人機(jī)的工作性能。荷載倉(cāng)內(nèi)設(shè)有T形槽,放置框設(shè)置在T形槽內(nèi),由隔板分為放置可充電電池的第一腔體、放置定位模塊的第二腔體和放置信號(hào)傳輸模塊的第三腔體,可充電電池、定位模塊和信號(hào)傳輸模塊之間電性連接。放置框一組對(duì)邊上設(shè)有凸棱,另一組對(duì)邊設(shè)有提手。提手包括兩個(gè)豎桿和橫桿。兩個(gè)豎桿對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)凸棱的同一端,豎桿內(nèi)側(cè)設(shè)有開槽,開槽上、下端分別設(shè)有卡位機(jī)構(gòu),包括對(duì)稱設(shè)置在開槽內(nèi)側(cè)的兩個(gè)凸弧;橫桿兩端設(shè)置在開槽內(nèi)可上下滑動(dòng)。T形槽上端外側(cè)對(duì)稱設(shè)有彈力帶和固定樁,彈力帶穿過提手掛設(shè)在固定樁上,將定位裝置固定在T形槽內(nèi)。

圖19 荷載倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖20 荷載倉(cāng)T形槽俯視圖

圖21 荷載倉(cāng)T形槽剖視圖

圖22 放置框結(jié)構(gòu)示意圖

圖23 提手豎桿結(jié)構(gòu)示意圖

圖24 提手橫桿結(jié)構(gòu)示意圖

6.4 操作步驟

1)選擇SIM卡,該卡具有支持常規(guī)2G/3G網(wǎng)絡(luò)頻率GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、終端SIM卡開通來電顯示、終端SIM卡開通GPRS功能、終端SIM卡PIN碼關(guān)閉等功能。

2)為定位模塊安裝SIM卡,用手機(jī)撥打定位模塊中的SIM卡號(hào),在撥打連通且收到“中心號(hào)碼設(shè)置成功”信息后,可掛斷電話,此時(shí)手機(jī)與定位模塊建立聯(lián)系,設(shè)置GPRS傳輸定位數(shù)據(jù)間隔時(shí)間,用手機(jī)編輯信息發(fā)送GPRS定時(shí)設(shè)置指令。

3)調(diào)試定位裝置工作是否正常,手機(jī)發(fā)送信息“ur1”或“123”至終端設(shè)備SIM卡,終端設(shè)備以短信的形式回復(fù)最后一次定位的網(wǎng)絡(luò)鏈接的位置信息,通過點(diǎn)擊網(wǎng)址鏈接查看位置及地圖圖片位置,還可進(jìn)入地圖中查看實(shí)時(shí)位置。

4)將調(diào)試好的定位裝置安裝在T形槽內(nèi),為無人機(jī)安裝電池模塊,攝像模塊,并設(shè)置參數(shù),安裝彈射架,進(jìn)行飛行前檢查并試飛、測(cè)試定位裝置,在飛行過程中觀察無人機(jī)飛行姿態(tài)是否異常,同時(shí)用已與定位裝置建立聯(lián)系的手機(jī)向定位裝置發(fā)送指令信息,獲取位置網(wǎng)絡(luò)鏈接,進(jìn)入鏈接查看,與已知位置進(jìn)行對(duì)比,獲取精準(zhǔn)定位。

5)若定位異常,通過終端重啟功能,使終端恢復(fù)正常工作,用手機(jī)向定位裝置發(fā)送指令信息,終端重啟設(shè)置指令“reset#”,當(dāng)終端收到該指令時(shí),立刻重啟終端,若終端重啟設(shè)置成功,則回復(fù)“重啟成功”信息,調(diào)試完成后即可正常進(jìn)行無人機(jī)飛行工作。

該定位裝置安裝方便,操作簡(jiǎn)單,體積小,減少了對(duì)無人機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng);蓋板和放置框均由輕質(zhì)材料制成,質(zhì)量小,不會(huì)使得加裝定位器后的無人機(jī)超過有效荷載;蓋板使定位裝置具備防沖撞、防水等性能,在保證無人機(jī)原有性能不會(huì)下降的前提下,又具備了定位功能,確保了無人機(jī)的飛行安全和測(cè)繪數(shù)據(jù)安全,也避免了無人機(jī)丟失造成的經(jīng)濟(jì)損失。

7 結(jié)語

本文詳細(xì)闡述了Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)在航測(cè)作業(yè)中的電池保溫技術(shù)、特殊地形區(qū)域航測(cè)無人機(jī)像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量方法、山區(qū)起降點(diǎn)選取方法、航測(cè)無人機(jī)像控點(diǎn)標(biāo)靶設(shè)計(jì)及布設(shè)方法、固定翼航測(cè)無人機(jī)馬達(dá)測(cè)試裝置及測(cè)試方法、用于尋找航測(cè)無人機(jī)的定位裝置等關(guān)鍵技術(shù)?；谏鲜鲫P(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了Trimble UX5航測(cè)無人機(jī)安全、快速、高效、準(zhǔn)確的飛行作業(yè),確保其在復(fù)雜地形環(huán)境條件下正常作業(yè),縮短了測(cè)量周期,提高了測(cè)量效率,節(jié)省了作業(yè)成本。