无人机自主拍摄系统的设计与实现

左晓飞 郝求之 林立娟 周聪

摘要：为了提升游客在景区游览过程中的浸入式体验，为景区开发二次消费项目，设计和实现了一种无人机自主拍攝系统。通过无人机控制接口实现无人机飞行路线的定制和自动飞行，采用微服务架构设计和实现后台管理系统，实现景区管理、拍摄点管理和飞行路线管理等功能，游客可通过微信公众号体验预订下单、体验飞行和拍摄视频下载等服务。系统能够为景区开展无人机飞行体验项目提供信息化的管理手段。

关键词：二次消费；无人机；自主拍摄；微服务

中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）10-45-4

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，旅游业也逐渐由“奢侈品”转为人们生活中的“必需品”。旅游业作为战略性支柱产业，也到了从高速增长阶段转向优质发展阶段的关键节点[1]，逐渐从单纯依靠旅游资源向依靠旅游服务品质提升转变。游客已从原来的观光旅游逐步向体验旅游过渡，对旅游过程中的品质和感受要求更高。

景区作为旅游业的关键要素，对游客的旅游感受的影响最为直接。近年来，景区门票价格偏高等问题日益凸显，造成了恶劣的社会影响。这种现象的发生，有着多方面的深层次原因，如景区收入结构单一、日常运营资金不足等。若景区过度依赖门票经济，将会对其长远发展造成不利影响[2]。随着国家于2018年推动景区门票降价政策，门票经济时代一去不复返。政策的推动，游客高品质、多元化的需求，二次旅游产品供给的疲软，迫使二次消费产品变革已成大势所趋[3]。景区应从创新体验项目、拓展二次消费内容、提升游客游览体验上着力。只有摒弃传统的门票经济，摆脱门票依赖，景区才能形成持续发展的生命力。

目前，游客在景区游玩时大多数只能自己拍照或拍视频，很少体验过从高空俯拍的感觉，无人机拍摄可以将美景和游客一同拍摄，为游客提供不一样的视觉感受。由于无人机操控复杂、价格昂贵，限制了无人机在普通消费者中的流行。本文设计的景区无人机自主拍摄体验二次消费项目，可以让游客在景区体验到飞行拍摄内容，同时也降低了对无人机操控人员的要求，便于景区运营项目。设计和实现的无人机自主拍摄体验系统，可以为景区开展自主拍摄体验二次消费项目提供支撑。

1.1系统组成与原理

无人机自主拍摄系统由无人机、无人机控制App、微信公众号和无人机管理系统组成。无人机和无人机控制App配套使用，无人机进行飞行拍摄，App可以控制无人机的拍摄和路线。供游客关注微信公众号进行下单、支付等操作。无人机管理系统由景区管理员和无人机飞行员使用，可以进行添加飞行点、审核航线和上传视频等操作。系统原理如图1所示。

系统主要工作原理为：

①由熟练飞行员提前设置若干条飞行路线，并拍摄各个飞行路线的视频；

②管理员审核飞行路线和视频后，飞行路线即可上架；

③游客预览航拍视频，可选定某个飞行路线进行下单预定，并获得核销码；

④游客前往拍摄点，向飞行员提供核销码，飞行员点击App的一键起飞，无人机即可按照游客购买的飞行路线自动进行飞行和拍摄，全程无需人工干预；

⑤飞行完毕，航拍视频自动上传到后台服务器，游客可以通过后台提供的访问链接下载或浏览视频。

1.2逻辑架构设计

系统逻辑架构如图2所示。

无人机自主拍摄系统采用微服务架构进行设计，具有分布式存储、高可用性、可伸缩性和运维智能化等优势[4]。本系统架构的核心是服务注册和发现，根据业务的不同，提供注册服务、登录服务、景区管理服务和无人机管理服务等，将上述服务发布并注册到服务注册中心，服务注册中心对服务进行统一编排管理。应用作为服务消费方从服务注册中心订阅服务，从而能够发现服务，进行服务的调用。微服务监控中心和管理中心主要对微服务中各个服务的运行状况和调用情况进行监控和管理，同时可以配置服务的调用阈值和访问权限，通过可视化的方式提高管理的便捷性。

采用微服务架构进行开发，可以独立部署、水平扩展、独立访问[5]，能够满足系统的弹性扩展和未来用户的增长。初期部署可以采用单机模式，后期有需要可以采用集群方式进行灵活扩展。由于航拍视频文件较大，保存视频的硬盘需要有较大空间，可以实现硬盘的热插拔扩容。

2.1添加景区

添加景区是提供给系统管理员的重要功能，在整个业务流程中需要首先添加景区才能使用系统的其他功能和流程。系统可以添加多个景区，能够满足在不同景区运营的需要。系统添加景区的流程如图3所示。

添加景区的处理步骤如下：

①开始；

②系统管理员输入用户名和账号登录系统；

③系统管理员填写景区信息及账号信息；

④程序判断输入信息的合法性，通过校验进入下一步，否则返回到③；

⑤程序判斷景区编号的唯一性，通过校验进入下一步，否则返回到③；

⑥程序提示添加成功，并生成无人机页面链接URL；

⑦景区管理员将⑥生成的URL链接地址提供给景区公众号；

⑧结束。

2.2添加拍摄点

景区管理员用景区账号登录系统维护景区的拍摄点信息，其中添加拍摄点的流程如图4所示。

添加拍摄点的处理步骤如下：

①开始；

②景区管理员输入账号密码登录系统；

③输入拍摄点信息及账号信息；

④判断信息的合法性，通过校验则进入下一步，否则返回③；

⑤判断拍摄点的唯一性，通过校验则进入下一步，否则返回③；

⑥提示添加成功；

⑦结束。

2.3发布飞行路线

飞行路线是无人机在拍摄点提前设计好的固定拍摄路线和拍摄模式，飞行路线发布后，游客可选择路线，无人机将按照该固定路线进行飞行拍摄。发布飞行路线的流程如图5所示。

发布飞行路线处理流程如下：

①开始；

②无人机飞行管理员登录无人机管理App；

③新建飞行路线；

④提交后台景区管理员进行审核；

⑤景区管理员登录无人机自主管理系统；

⑥景区管理员查看提交审核的飞行路线和演示视频；

⑦景区管理员进行审核操作，审核通过则进入下一步，否则返回③；

⑧飞行路线变为上架状态；

⑨游客可以打开景区公众号查看飞行路线；

⑩结束。

2.4飞行订单生成处理

游客通过公众号下单体验无人机自主飞行拍摄，订单的生成和处理流程如图6所示。

飞行订单生成和处理流程如下：

①开始；

②游客关注并打开景区的公众号；

③浏览拍摄点；

④预览演示视频，选择飞行路线；

⑤游客进行预订；

⑥游客进行支付；

⑦系统生成订单；

3.1景区管理

系统管理员能够对添加到系统内的景区信息进行管理和维护，可以修改景区信息，改变景区的启用和停用状态，设置景区的服务有效期，景区服务到期或处于停用状态时，该景区的管理员账号将无法登录系统使用后台管理功能。系统管理员可以查看各景区的无人机拍照页面链接地址，并将该链接提供给景区，景区可以将链接嵌入到本单位的公众号，游客在公众号内即可使用无人机自主拍摄功能。

3.2拍摄点管理

拍摄点指景区内固定提供无人机自主拍摄体验项目的地点，由景区管理员进行维护。景区管理员在景区内选定拍摄点后，在电子地图上选取相应的位置点，系统将该位置点的坐标及其他信息保存到数据库中，管理员设置拍摄点为上架状态，游客可以在公众号的地图上查看到该拍摄点。景区管理员也可以将拍摄点改为下架状态，游客将无法查看到该拍摄点，从而便于管理员对拍摄点的信息进行维护。

3.3无人机管理

景区管理员可以管理景区购置的无人机，实现无人机管理的信息化和无纸化，便于进行设备的统计和维护。可以手动录入无人机的编号、型号、生产厂家、价格和购买时间等信息，也可以通过电子表格添加多架无人机的相关信息实现批量导入，从而减少录入工作。系统支持无人机信息的批量导出，为景区统计工作提供原始数据支撑。

3.4飞行订单管理

景区管理员可以查看景区游客的下单记录，系统管理员可以查看所有景区的游客下单记录。系统管理员能够看到飞行订单的状态，包括是否支付、是否在体验飞行中、是否已上传视频等。对已经完成飞行的订单，系统管理员可以上传拍摄视频，视频上传成功后，游客可以在公众号的个人中心预览拍摄视频，并可以下载视频。

无人机自主拍摄系统通过信息化手段实现对无人机拍摄体验项目的全流程管理，能够满足景区运营相关项目的需求，同时能够提升游客在游览景区过程中的感受，为景区开发新的二次消费项目提供方案。下一步将进一步完善系统对数据的分析能力，为景区开展游客画像、决策分析提供支撑。

[1]戴斌，张进福，马仪亮，等.中国旅游发展笔谈———品质旅游[J].旅游学刊，2018，33（12）：1-14.

[2]裴荣琪.景区“门票经济”问题研究———以雷琼海口火山群世界地质公园为例[J].中国商论，2021（4）： 35-36.

[3]张晓红.景区二次消费开发模式探讨[J].大众投资指南，2019（14）： 232-233.

[4]冯志勇，徐砚伟，薛霄，等.微服务技术发展的现状与展望[J].计算机研究与发展，2020，57（5）：1103-1122.

[5]张云谦.基于微服务架构的校园评审系统的设计与实现[D].重庆：西南大学， 2020.