无人机载双拼相机低空航测系统技术探索

李立奇

【摘 要】论文介绍了先进的无人机载双拼相机与宽角相机低空航测系统的组合，并阐述了该系统的组织结构、数据软件情况，以及大比例尺的测图生产流程。双拼相机系统和单相机系统存在着一定的差异，在航测过程中通过运用双拼组合将成效系统内的旁像视场角扩大，在航测过程中等高的条件下，扩大了航带影响的地面覆盖宽度增加了一倍，进而提升了航测的效率。

【Abstract】The paper introduces the combination of the advanced unmanned aerial vehicle two-format cameras and the wide-angle camera low altitude aerial survey system， and expounds the organization structure and data software of the system， and the production process of large scale mapping. There are some differences between two-format cameras system and single camera system. In the course of aerial survey， the side view field angle of the imaging system will be expanded by using the double combination. Under the condition of equal height in the course of aerial survey， the width of the coverage of the aerial images has doubled， thus to improve the efficiency of aerial survey.

【关键词】双拼相机；无人机载；低空航测

【Keywords】two-format cameras； unmanned aerial vehicle； low altitude aerial survey

【中图分类号】P231 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）10-0165-02

1 引言

无人机经过了几十年的发展，其技术水平得到了极大的提升，特别是在今年来的微电子、航空、通讯、传感器、导航等相关技术得到了快速的进步与发展，促使无人机技术的发展得到了显著的提升，并处于快速发展阶段，将其广泛应用到了各个领域中，也为未来航空器发展奠定了基础。从20世纪80年代至今，通信技术、计算机技术以及科学技术水平的不断进步与发展，使得无人机的体积更小、重量更轻、探测精度更高，而且随着数字化等新型传感器的出现，使得无人机飞行系统的性能不断提升，并不断拓展了其应用的领域和应用范围，为航测带来了一定的便利[1]。

2 低空航测系统双相机的优势

无人机测系统具有一定的优势，如较强的灵活性、投入成本低，不需要机场起降、可在阴雨天气下进行拍摄，目前我国已被广泛的推广和应用。但是，在当前市场很多无人机拍摄系统，都属于轻小便捷型，其中都携载了数码相机，因此在进行拍摄的过程中，所拍摄出的画面较小，由于飞行航摄效率低，促使后续处理效率较低，由于测绘部门对测绘的图像要求较高，在航测规范中也包含了大比例地形图的高程和平面精度、在全球范围内各种性能、各种种类以及不同种类的无人机类型已达到百种，并且续航时间已从一小时提升到了几十小时，任务负载从几千克左右提升到了几百千克左右，这也为航测范围、延长时间提供了有利的保障，为执行多种工作以及搭载多种传感器创造了有利条件。

为了保障低空无人机的轻小性、安全性低空无人机应该具备一定的轻载荷性，在现在市场上所提供的无人机载荷不能超过五千克[2]。所以这类无人机不能装载有人驾驶的高档航空相机。当前很多高档的无人机都采用了普通相机，其像素在3K-4像元上，将单个数码相机为基础来研究双拼相机，一方面可有效扩大传感器内的容量，另外一方面也能形成组合宽角视场。例如大鹏系列的低空航测无人机它采用了固定翼与四旋翼相结合的布局，运用可靠的解决方式将固定型的无人机垂直起降难题解决，并具有固定翼无人机的优势，如速度快、航时长、距离远的优势，低空航测系统双拼相机的无人机具有以下特点，垂直起降，没有空域和起降地的要求，空侧效率较高。结构简单，展开时间短、块状型结构；具有较高的可靠性，该系统无人机具备完善的处理应急逻辑和监控警告系统；RTK定位，定位准确；起飞便捷，可一键起飞，具有一定的安全便捷可靠性。图1为大鹏系列的垂直起降固定型的无人机。

垂直起降固定型羽翼无人机是运用多个单相机，并应用了外场拼接方式将其进行拼接，较为理想的拼接方式是在内视场进行拼接，它可有效地实现将多个单相机进行拼接，但运用内视场的拼接方式难度较大。而外视场拼接方式采用了成型的单相机进行有效的拼接，但由于不同的单相机，其机械尺寸是不同的，因此使得两种相机的投影中心不能重合，外视场进行拼接可将其分为外倾视和内倾视两种，内倾视是运用两个相机的镜头向内侧倾斜，而外倾视是将两个相机的镜头都向外侧倾斜[3]。

3 CW-10航测系统无人机

当前我国已有300家检测单位已拥有甲乙级别的航摄资质，采用无人机测绘的数量已经超过了干架的数量，此类计算不包括无人服务个人、公司以及无航摄资质的测绘企业。根据相关统计了解到，在测绘行业中所使用无人机已经超过了两千架。

3.1 CW-10航测系统无人机的组成

随着社会的进步与发展，为了更好地顺应社会的发展趋势应在传统单相机构造的基础上创新大相机设计，但应充分了解当前航测无人机面临的问题，第一难以满足航测在起降场，不能满足无人机起降要求，并且弹射架较为笨拙，不容易被移动、针对操作人员来说，需要对其进行较长的培训才能满足根本控制无人机的根本要求[4]。航时较短，工作效率较低，投入成本高，POS精确度低、可靠性低，因此为了将相关问题解决，可使用垂直起降無人机航测系统，它的布局设计上运用了复合翼，并且能够垂直起降，可全自动飞行，仅需要在地面上运用软件便可操作，其航时可达到六小时左右，在内部设置了差分系统，可有效提升POS精确度，也能减少像控点可达到50%到90%左右，其结构设计具有一定的可靠性，可对相关事件进行应急保护。 运用低空航测系统无人机与一些大型的航空遥控系统无人机存在着一定的差距，但构成基本一致，可在空中抗风，它由动力西戎、飞行平台、遥感传感器、飞行控制系统，处理遥感数据的软件所构成。

3.2 无人机航测的飞行控制系统

作为任务载体的无人机，其飞行控制系统应具备一定的安全可靠性，并且其任务设备应从地面升至到定点的空城和高度，进而能够保障预期所设定的目标。实际上飞行控制系统是由机载自主控制和地面控制两个部分。在航空机升空与回控的过程中是由地面工作人员在地面通过遥控进行控制，飞机在达到所设定的高度后可通过机载自主系统进行控制，并且能有效地将上述两种控制方式进行合理的控制无人机的机载的自主控制系统是具有感知性的传感器、操纵舵面、处理数据，以及具备控制功能的计算机、BIT、无线的遥控收发装置设备等系统构成。

3.3 无人机遥控软件控制系统

在处理无人机遥控数据的过程中，对传统的航空数据摄影進行合理的处理时，其处理流程基本一致，但由于飞行控制与无人机的遥控感应系统等方面存在着一定的克制条件，进而使得在处理后期无人机遥感数据时存在着一定的技术难度，成都纵横自动化技术有限公司研究的 CW-10航测系统无人机就能将此类问题解决，它能更好地对遥感数据进行更好地处理，并将相关制约条件进行更好的克制，使得无人机的低空遥感系统的发展不至于处理停滞不前[5]。在运用CW-10航测系统无人机的过程中能够有效节约工作人员的时间，也能更好地解决布置像控点的难题，可实现免像控，还可依然保持较好的姿态，和较高的工作效率，可真正达到三个好标准。

4 结论

CW-10低空航摄系统的无人机，在对低空进行摄影时，其飞行效率是采用单行相机的两倍，内业测绘工作与对后续外业的控制较为简单便捷，能对一些自然灾害进行有效的测绘，它具有低投入、高回报的优势，通过运用低空航摄无人机拍摄，人们能及时获得自然灾害的信息，并提出合理的解决措施。随着无人机遥控系统技术的产生与GPS集成的实现，使用该系统能够有效实现高空拍摄，这是一种有效的时间分辨率数据收集手段。

【参考文献】

【1】赵培， 王光彦， 王之顺，等. 消费型无人机在低空航测中的可行性应用研究[J]. 矿山测量， 2018（3）：90.

【2】吕山. 无人机航测系统在地质测绘中的应用研究[J]. 世界有色金属， 2018（1）：67.

【3】李长青， 曹明兰， 李亚东，等. 低空无人机航测露天矿三维重构方法与试验[J]. 测绘通报， 2018（3）：89-92.

【4】邓学锋， 贺雅辉， 高宇. 无人机大比例尺航测系统的研制及应用[J]. 测绘通报， 2017（6）：87-89.

【5】汤坚， 杨骥， 宫煦利. 面向电网巡检的多旋翼无人机航测系统关键技术研究及应用[J]. 测绘通报， 2017（5）：67-70.