无人机遥感技术

无人机遥感技术前言由于无人机具有机动快速、使用本钱低、维护操作简洁等技术特点,因此被作为一种抱负的飞行平台广泛应用于军事和民用各个领域。尤其是进入二十一世纪以后,很多国家将无人机系统的争论、开发、应用置于优先进展的地位,体积小、重量轻、探测精度高的型传感器的不断问世,也使无人机系统的用途快速拓展。20239要由遥感数据猎取系统以及遥感数据后处理系统组成为无人机机体、动力系统、飞行掌握系统、无线电遥测遥控系统、遥感设备及其掌握系统、地面监控中心掌握系统。在屡次飞行中,无人机遥感数据猎取系统成功猎取了高区分率航空遥感影像,实现了航摄面积掩盖。系统的技术优势机动快速的响应力量无人机系统运输便利、升空预备时间短、操作简洁,可快速到达监测区域,机载高精度遥感设备可以在短时间内快速猎取遥感监测结果。,航线掌握精度高,飞行姿势平稳。飞行50m4000m,10m;70km/h160km/h,均可平稳飞行,适应不同的遥感任务。操作简洁牢靠飞行操作自动化、智能化程度高,操作简洁,并有故障自动诊断及显示功能,便于把握和培训;一旦遥控失灵或其他故障,飞机自动返航到起飞点上空,除,则按地面人员掌握连续飞行,否则自动开伞回收。高区分率遥感影像数据猎取力量无人机搭载的高精度数码成像设备,具备面积掩盖、垂直或倾斜成像的技术力量,猎取图像的空间区分率到达分米级,适于1∶1万或更大比例尺遥感应用的需求。使用本钱低无人机系统的运营本钱较低,飞行操作员的培训时间短,,还可免去了调机和停机的费用。这套系统主要应用领域它以无人驾驶飞行器为飞行平台、以高区分率数字遥感设备为机载传感器、以因此在土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾难调查、海洋资源与环境监测、地形图更等领域都将有广泛应用。主要优势传统的卫星遥感和一般航空摄影本钱高、受天气等因素影响比较大。与此相比，无人驾驶飞行器遥感系统的机动敏捷和经济便捷是它的主要优势。这套遥感系统具有机动快速的响应力量，系统运输便利、升空预备时间短、操作简洁，可快速到达监测区域，机载高精度遥感设备可以在短时间内快速猎取遥感监测结果。因此，该系统格外适合进展应急遥感监测。打个比方，某地连降大雨，存在发生地质灾难的可能，这时利用无人机遥感系统进展地灾监测就格外有效。系统运输到该地当天就可以升空，马上就可以得到地灾隐患区的监测结果，便于政府实行措施应对地灾发生，削减损失。系统的使用本钱也很低。2023年，我们将无人飞行器低空遥感系统用于“数字61平方公里内两万多栋建筑的高区分率影像猎取和三维建模任务，不仅降低了本钱，效率也大大提高。更为重要的是，由于制造和飞行本钱都很低，飞行操作员的培训时间短，系统存放、维护简便，用户完全可以自主拥有和应用，这样就可以免去运输过程，更加缩短了系统的响应速度。性能和安全性它的操作性能格外优异。它能按预定飞行航线自主飞行、拍摄，航线掌握精度50400010飞行操作自动化、智能化程度高，操作简洁，有故障自动诊断及显示功能，一旦遥控失灵或其他故障，飞机自动返航到起飞点上空，盘旋等待。假设故障解除，则按地面人员掌握连续飞行，否则自动开伞回收。系统的组成线电遥测遥控系统、遥感数据处理系统等几部份组成。遥感设备及其掌握系统机载遥感设备及其掌握系统用于猎取遥感影像,是无人机低空遥感监测系统的重要组成部份,主要由机载遥感设备、稳定平台及任务设备掌握计算机系统等组成,1所示。依据不同遥感任务的需要,系统能够搭载的遥感设备包括面阵CCD相机、成像光谱仪、磁测仪、CCD摄录机等。目前Ⅱ型无人机遥感监测系统选用高区分率面阵CCD数码相机作为主要遥感设备。数码相机猎取的遥感影像可以直接输入到计算机中进展处理,不需要经过冲洗、印相等程序,无人机回收后可以在现场直接查看影像质量和飞行质量,可以大大提高工作效率,符合无人机低空遥感监测系统实时、快速的技术特点。同时,CCD数码相机体积小、重量轻,在感光度、(存储量)方面具有技术优势,数码成像技术将成为摄影测量与将来遥感的主要技术手段。机载稳定平台的主要功能是用于遥感设备的稳定和偏流角的修正,以确保获得高质量的遥感影像。稳定平台设计了三轴和单轴两种:三轴稳定平台可以使传感器保持水平稳定并修正偏流角,由平台、电机、陀螺仪、水平传感器、舵机、掌握电路等组成;单轴稳定平台只修正偏流角,由平台、电机和掌握电路组成。两种稳定平台可以依据不同精度的遥感监测任务选用。任务设备掌握计算机能依据无人机的位置、地速、高度、航向、姿势角以及设定的航摄比例尺和重叠度等数据,自动计算并掌握相机的曝光间隔和稳定平台的偏流角修正,具有程控和遥控两种掌握方式。无人驾驶飞行平台钢和碳纤维复合材料加工而成,,有较大的容积范围,便于设备的安装及使用维护,无人机的任务载荷和任务设备仓的尺寸依据遥感设备及其掌握系统的人机的起降可以承受正常的滑行方式,同时还开发了性能先进的车载起飞、伞降回收机构,以适应不同地区和不同遥感任务的使用。飞行掌握系统飞行掌握系统完成无人机的飞行掌握与飞行治理任务设备治理,(如图2所示)气压高度表、磁航向传感器、GPS导航定位装置、飞控计算机、执行机构、电源治理系统等组成,可实现对飞机姿势、高度、速度、航向、航线的准确掌握,具有遥控、程控和自主飞行三种飞行模态。在这个系统中,飞控计算机通过串行数据通讯接口接收高度/空速、三轴地磁向强度、ＧＰＳ卫星信息等传感器数据。通过模拟输入采集俯仰/横滚姿势角、三轴角速率等传感器模拟信号,依据这些信息,实时解算各飞行参数。为了提高飞控系统的牢靠性,系统承受网络和位总线构造。各传感器、舵机、通讯系统、飞控计算机之间的通讯以数字化方式实现。由于用数字通道代替模拟连接,提高了信号传输的精度,增加了抗干扰力量。该构造具有可扩展性和敏捷配置的力量。系统可依据任务的需求增减一些典型的部件,这种构造还具有简洁实现冗余技术和故障隔离等优点。2飞行掌握系统框图无线电遥测遥控系统无线电遥测系统是传送无人机和遥感设备的状态参数,可实现飞机姿势、高度、速度、航向、方位、距离及机上电源的测量和实时显示,具有数据和图形两种显示功能。供地面人员把握无人机和遥感设备的有关信息,并存贮全部传送信息,以便随时调用复查。无线电遥控系统是用于传输地面操纵人员的指令,引导无人机按地面人员的旨意飞行。ＡＶＲＳ-Ⅱ型无人机遥感监测系统承受ＣＣＤ面阵数码相机和ＣＣＤ摄录视频系统作为其主要遥感数据猎取设备,在国内领先基于无人机平台以高精度高区分率数码相机完成了3008×2000像元,可存储300幅以上高精度影像,感光度200～800,20～300ｍｍ。试验时承受的镜头焦距20ｍｍ。稳定平台的航偏修正精度小于等于1°,航偏修正范围±25°。(1)曝光间隔的掌握曝光间隔的掌握:遥感设备掌握系统通过串口接收飞控计算机实时解算的飞行为ｔ,航高为ｈ,地速为ｖ,航向重叠度为ｐ,ｓ为面阵ＣＣＤ数码相机的大小(像素),焦距为ｆ(像素)。数码相机的曝光间隔满足ｔ=ｈｓ(1-ｐ)/(ｆｖ)[1]为了使无线电遥测系统和遥控系统(简称无线电遥测遥控系统),地面站的设备平台设计成一体化,主要由指令编码器、调制器、放射机、接收机、天线、微型计算机、显示器、电源等组成。无线电遥测遥控地面站的组成见图3。图4 遥测遥控地面站组成框图稳定平台的掌握无人机平台承受垂直陀螺测量飞机的俯仰/横滚姿势角,同时垂直陀螺与微处理技术的结合,使飞机可以在飞行的条件下保持与地面垂直。在自动驾驶飞行时,如不加其他掌握信号,垂直陀螺仪将使无人机的俯仰角和倾斜角稳定在近似零的状态,或者可以粗略说稳定在“水,这样垂直陀螺的倾斜电位计和俯仰电位计就有γθγθ电信号经过Ａ/Ｄ进入飞控器微处理机,并通过Ｄ/Ａ转换再经过运算放大器输送给舵机,升降机舵和副翼舵机,使舵面产生一个偏移,使无人机很快恢行试验证明此方法可行。我们对无人机试验飞行时的姿势数据进展了具体分析,验证了在侧风小于4级状况下,飞行掌握系统可以掌握无人机沿测线直线飞行时的横滚角、俯仰角一般3°的事实。遥感数据处理系统为保证无人机遥感监测系统具有对地实时调查监测力量,在目前现有的遥感数据处理软件的根底上,还依据无人机机载遥感设备的技术特点研制、开发了专用的数据处理系统,以实现无人机遥感监测数据的快速处理,满足各种遥感监测任务的需要。系统的主要技术指标和参数无人机系统机长:2.8m;翼展:3.6m;起飞速度:70km/h;最大起飞重量:50kg;任务仓尺寸:宽300mm×长500mm×高300mm;任务载荷:大于8kg;飞行速度:70～160km/h;续航时间:3～4h;掌握半径:50km;飞行高度:100m～4000m;导航精度:≤80m;掌握方式:程控、遥控、自主三种方式;环境温度:-10°C～+40°C;相对湿度:95±3%;风力风向:风力小于或等于4级,风向不限。面阵CCD数码相机像元素:大于3008×2023像元;存储量:大于1G;感光度:50～800;镜头焦距:20～300mm,3.3稳定平台水平稳定精度:2度;调整范围:±20度;偏流修正精度:2度;偏流修正范围:±30度。5 无人机低空遥感监测系统的应用前景感数据为应用目标,具有对地快速实时调查监测力量。随着系统功能的不断完善,可广泛应用,尤其对车船无法到达地带的环境监测、,无人机低空遥感监测系统更具有其独特的优势。本系统的推广应用,可以增加我国对地观测的综合技术力量,并将在国土资源信息猎取与治理等领域的技术效劳中产生重大的社会和经济效益。无人机应用现状：2023881124分，由北京大学与一航贵州集团共同研制的我国第一地观测技术已跨入世界先进展列。无人机航空遥感技术作为一项空间数据猎取的重要手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、本钱低、机动敏捷等优点，是卫星遥感与是我国最早从事遥感技术与应用争论的单位之一工程，取得了重大进展。无人机航空遥感系统，是其担当的国家“985“打算中的重点工程之互补的方式，在此领域进展了广泛合作，并在机载遥感设备敏感度、图像识别与处理系统、团联合研制的多用途无人机遥感系统首飞试验成功术。尤其是在牢靠性、飞行高度、平稳度、导航精度及运行制作本钱等方面，已具备了航空为国民经济建设效劳。无人驾驶飞行器低空遥感系统由中国测绘科学争论院开发，国土资源部和国家“863”实时对地观测、调查监测力量，到达了有用化、工程化的目标，这套遥感系统日益成为国土资源遥感监测的高技术装备。近年来，无人驾驶飞行器低空遥感系统已在“数字城市”三维地理空间根底框架建立