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[全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用]農(nóng)用無人機(jī)價(jià)格

發(fā)布時(shí)間:2020-02-16 來源: 散文精選 點(diǎn)擊:

  摘 要 文章在對(duì)國(guó)內(nèi)外無人機(jī)的研究現(xiàn)狀做了透徹分析之后,結(jié)合其在測(cè)繪領(lǐng)域中應(yīng)用的實(shí)際情況,提出了了全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)的研發(fā),并具體介紹了該系統(tǒng)具體的研發(fā)內(nèi)容,創(chuàng)新點(diǎn)以及在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
  關(guān)鍵詞 無人機(jī);全自動(dòng)化;微型;測(cè)繪
  
  1.概述
  1.1 國(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀
  無人機(jī)技術(shù)含量高、使用效能好、發(fā)展前景廣闊,最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,伴隨高科技的發(fā)展,無人機(jī)在商用和民用領(lǐng)域的市場(chǎng)也十分巨大。在美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家無人機(jī)已逐步投入應(yīng)用,主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)用、攝像等領(lǐng)域,而應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域的無人機(jī)技術(shù)卻寥寥無幾。
  我們國(guó)家基于無人機(jī)技術(shù)的研究起步較晚,始于上世紀(jì)50年代后期,到60年代中后期才投入具體研制。以西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)為代表的研發(fā)機(jī)構(gòu)所研制的無人機(jī)也僅是提供軍方應(yīng)用。此外,國(guó)內(nèi)無人機(jī)因起步較晚,民用領(lǐng)域只有屈指可數(shù)的幾家機(jī)構(gòu)從事研究。
  要擴(kuò)大無人機(jī)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用,就要做“用得起的傻瓜式裝備”。即成本低、全自動(dòng)化,能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)彈射起飛與降傘,操作簡(jiǎn)便易用,從而降低對(duì)人的依賴,用戶經(jīng)過短期培訓(xùn),便具備一定的操作經(jīng)驗(yàn)。為此,我們著手于全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)的研發(fā)。
  1.2 研究的目的與意義
  顧及到當(dāng)前多數(shù)測(cè)繪單位都處于有“測(cè)量”無“攝影”的狀態(tài),這種航空攝影與影像測(cè)量長(zhǎng)期分離的狀態(tài),勢(shì)必造成成圖周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高問題。面對(duì)上述諸多問題,我們研發(fā)的全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)在很大程度上減輕了測(cè)繪的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了生產(chǎn)成本,提高了勞動(dòng)效率,改善了測(cè)繪單位的生存環(huán)境。
  該無人機(jī)集多種前沿學(xué)科、尖端技術(shù)為一體。這為制作DSM、DEM、DOM、DLG等數(shù)字產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)、經(jīng)濟(jì)、可靠的基礎(chǔ)。同時(shí)在很大程度上降低了無人機(jī)技術(shù)的成本,滿足了大眾化消費(fèi)的需求,且有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
  2.全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)的研發(fā)
  該無人機(jī)具有運(yùn)行成本低、輕小便捷、起降和操作全部自動(dòng)化、安全性能高、飛行條件要求低、執(zhí)行任務(wù)靈活性高等優(yōu)點(diǎn),將逐漸成為航空攝影測(cè)量系統(tǒng)獲取空間數(shù)據(jù)的有力工具之一。其主要由飛行器分系統(tǒng)與地面分系統(tǒng)構(gòu)成,其系統(tǒng)的構(gòu)成貫穿了整個(gè)研發(fā)內(nèi)容的始終。
  2.1 飛行器分系統(tǒng)的研究
  飛行器分系統(tǒng)由飛行平臺(tái)、導(dǎo)航飛控、機(jī)載傳感器3個(gè)子系統(tǒng)組成。該分系統(tǒng)采用GPS導(dǎo)航,具有較高的導(dǎo)航定位精度,確保無人機(jī)安全可靠飛行,并可承載傳感器設(shè)備,進(jìn)行空中實(shí)時(shí)作業(yè)。此外,無人機(jī)采用彈射起飛和傘降著陸。
  2.1.1 飛行平臺(tái)子系統(tǒng) 飛行器采用后推式翼身融合三角翼布局平臺(tái),動(dòng)力體系后置,推進(jìn)式螺旋槳。我們突破了常規(guī)布局,采用體積小、重量輕的飛翼外型。
  以下為無人機(jī)的主要硬件參數(shù):
  2.1.2 導(dǎo)航飛控子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、任務(wù)管理和導(dǎo)航微處理機(jī)、飛行控制微處理機(jī)、氣壓高度計(jì)、各種飛行控制傳感器(主要包含空速傳感器以及X、Y、Z軸加速度傳感器----俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)速率陀螺)等構(gòu)成。用于無人機(jī)的導(dǎo)航、定位和自主飛行控制。
  2.1.3 任務(wù)子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要用于航攝影像的獲取與存儲(chǔ),主要由CCD面陣數(shù)碼相機(jī)和減震平臺(tái)等構(gòu)成。
  2.2 地面子系統(tǒng)的研究
  地面分系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)具有遙控、遙測(cè)、信息傳輸、彈射發(fā)射機(jī)體的功能。
  2.2.1 測(cè)控子系統(tǒng) 測(cè)控子系統(tǒng)由地面和機(jī)載兩大部分組成。均包括數(shù)傳電臺(tái)、天線和數(shù)傳接口等。用于地面監(jiān)控站與飛行控制系統(tǒng)以及其他機(jī)載設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。
  2.2.2 地面站子系統(tǒng) 地面站子系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)、地面站軟件、指揮控制臺(tái)等硬件和相關(guān)軟件組成。
  其在無人機(jī)飛行前進(jìn)行任務(wù)航路的規(guī)劃,在無人機(jī)飛行過程中顯示飛行區(qū)域的電子地圖、航跡、飛行參數(shù)、姿態(tài)及航向參數(shù)。飛行中所有飛行參數(shù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)下傳并記錄。操作者可通過航跡規(guī)劃和路徑調(diào)整進(jìn)行各種任務(wù)的控制執(zhí)行。地面控制系統(tǒng)的人機(jī)界面讓操作者可方便的修改航路點(diǎn)、目標(biāo)航向并監(jiān)視飛行狀態(tài)。
  2.2.3 發(fā)射和回收子系統(tǒng) 無人機(jī)采用彈射起飛,在發(fā)射時(shí),將無人機(jī)放到助推架上,助推架通過橡筋的拉力,將無人機(jī)發(fā)射出去,其彈射裝置見圖2-2。無人機(jī)采用開傘降落,其到達(dá)指定高度和預(yù)設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)時(shí),裝置采用高精度伺服機(jī)控制傘艙蓋開啟,依靠傘自身的重量拋出打開。
  3.系統(tǒng)研發(fā)價(jià)值
  3.1 創(chuàng)新點(diǎn)
  該無人機(jī)在適時(shí)滿足客戶的更高需求的同時(shí),在技術(shù)性能和成本造價(jià)上都顯現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),并表現(xiàn)出一定的創(chuàng)新性:
  1)飛行平臺(tái)的創(chuàng)新設(shè)計(jì):我們采用“后推式”且體積小、重量輕的飛翼外型,并采用了外傾翼尖小翼,大大提高了飛行的自安定性。
  2)先進(jìn)的動(dòng)力體系裝置:動(dòng)力裝置采用后置式電力發(fā)動(dòng)機(jī),徹底消除了空中停車事故,并免去了維修工序,整個(gè)機(jī)體在執(zhí)行任務(wù)過程中安全性更高。
  3)有效解決了如何保持飛行姿態(tài)
  4)微型化程度大大提高:無人機(jī)飛行平臺(tái)、控制系統(tǒng)、相機(jī)全部實(shí)現(xiàn)微型化。
  5)全自動(dòng)化水平大大提高:無人機(jī)采用彈射自動(dòng)起飛、程控超視距智能飛行、按預(yù)編程序自動(dòng)開傘降落
  3.2 應(yīng)用價(jià)值
  測(cè)繪無人機(jī)的具體應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下領(lǐng)域:
  土地利用調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、水資源開發(fā)、國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、森林病蟲害防護(hù)與監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、城市規(guī)劃與市政管理、公共安全等等。
  以下是用全自動(dòng)化微型測(cè)繪無人機(jī)所獲航拍影像,依據(jù)影像數(shù)據(jù)加工處理流程,制作的部分?jǐn)?shù)字產(chǎn)品:
  4.結(jié)語
  我們基于全自動(dòng)化測(cè)繪無人機(jī)的研發(fā),主要任務(wù)是能更大程度滿足測(cè)繪用戶需求,并總結(jié)一套面向產(chǎn)業(yè)化的完整的無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取、處理的工作流程和生產(chǎn)規(guī)范,為該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展鋪平道路。
  參考文獻(xiàn):
  [1] 秦博,王蕾. 無人機(jī)發(fā)展綜述. 飛航導(dǎo)彈,2002(8).
  [2] 尹澤勇,李上福. 無人機(jī)動(dòng)力裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展. 航空發(fā)動(dòng)機(jī),2007(33).
  

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