物流无人机操作与运维（高级） 课件 单元8 作业数据处理

单元8作业数据处理单元8作业数据处理单元8作业数据处理【知识目标】1.了解物流无人机实时高清图传系统，对视频或图像信息处理有标准的认知。2.掌握信息采集、物流无人机信息处理的相关原理及方法。【技能目标】1.能按照作业需求，对采集的视频或图像信息进行处理。2.能按照作业需求，对采集的其他形式信息进行处理。3.基本掌握物流无人机大数据分析及各项平台后端数据的管理方法、运行规律与监管控制技术。【素养目标】1.具备作业数据的基本计算分析能力。2.培养安全作业的职业意识与严谨的工作态度。3.培养物流无人机系统运行相关岗位认同感。任务1数据采集与传输任务描述1）连接可用串口，对选择的串口进行相关参数配置。2）对需要接收或传输的数据进行打包或解析。3）当读串口时，无人机传输至串口的数据存放在地面站的系统数据缓存区，按照相应协议对数据解析，其流程如图8-1a所示。任务1数据采集与传输任务分析相关知识1.数字链路2.串口通信协议3.航点任务1数据采集与传输任务1数据采集与传输任务准备1.地面站通信模块、物流无人机及地面站等。2.串行通信方式。在通信领域里，有并行通信与串行通信两种通信方式。3.数传电台（见图8-6）。任务1数据采集与传输任务实施1.串口通信模块的配置与测试2.飞行状态数据显示任务1数据采集与传输任务1数据采集与传输任务1数据采集与传输3.飞行状态数据存储4.地面站系统的功能测试任务1数据采集与传输检查评议任务1数据采集与传输知识拓展任务1数据采集与传输任务小结课后训练1.请简述在物流无人机数据采集过程中，如何确保数据的有效性和实时性。2.请简述数据传输流程。任务2图传系统信息处理任务描述任务分析相关知识1.物流无人机影像的处理流程1）对无人机的原始数据进行旋转、主点修正、畸变改正或格式转换等预处理。2）结合POS数据（位置和姿态数据），进行自动相对定向、模型连接、航带间转点等，完成自动空中三角测量（空三测量）。3）从影像中提取数字地表模型（DSM），再进行滤波处理得到DEM。任务2图传系统信息处理4）用生成的DEM对影像进行数字微分纠正，得到DOM。5）对DOM进行拼接和镶嵌匀色，得到影像成果图。2.无人机航空影像的空三（空中三角测量）处理流程（1）准备原始影像以及曝光点数据无人机低空航摄采用的是普通数码相机，需要进行相机畸变纠正才能用于后期空三处理。（2）数据预处理数据预处理与空三软件有关，也与相机有关。（3）空三加密处理空三加密处理是航摄中最重要的步骤，也是最烦琐的步骤。（4）生成DEM和DOM做完空三之后就可以生成DEM和DOM了。（5）镶嵌匀色在上一步中生成的DOM都是单张相片纠正过来的，为了得到整幅影像需进行镶嵌处理。（6）成果输出最后一步是成果输出。成果可以分为空三加密成果、DEM成果和DOM成果。任务2图传系统信息处理任务准备1.确定时间、地点和运输方式1）确定作业地点和时间。2）根据地点和时间选择飞行器运输方式，若对于时间和地点难以把握，直接请示上级之后决定。2.领取设备1）到设备管理处填写出勤具体信息。2）填写出勤设备领取登记表。3）检查领取的设备是否齐全，并对所领设备进行检测，看是否完好可用，如若设备有问题无法正常使用，到设备管理处登记并进行更换。4）设备领取时间至少在出发前一天。任务2图传系统信息处理3.工作确定1）小组分工明确，确认此次出勤负责人。2）提前了解当地天气情况，做好应急准备。3）根据客户方提供的资料，对作业对象进行初步研究了解，制订初步作业计划（包括人员选配、飞行工具选配、作业任务时间安排）。4）事前在地面站下载好作业区域离线地图，否则无法在该区域地图正确作业。5）仔细研究当地作业需求，尽量满足客户要求。任务实施1.确定作业内容2.不同作业场景下的拍摄要求（1）有云的天空当云覆盖时拍摄图像，可能会遇到不同的照明条件，需要正确设置相机参数ISO任务2图传系统信息处理（感光度），确定设置中没有设置为“自动”的。（2）阳光充足，高反射地表若拍摄区域有高反射地表且阳光充足，会引起图像过度曝光。1）增加相机的ISO设置和快门速度。2）降低无人机的飞行速度。3.作业流程（1）作业保障1）基础保证。2）作业环境保障。①使用风速仪测得当地实际风速，若小于安全风速（八轴小于10.7m/s，四轴小于7.9m/s），该环境处于可飞行状态。②使用测频仪测试作业环境周围（飞行全域）是否有干扰频率存在，测试900MHz、2.4GHz、5.8GHz这3个波段的近似频率是否对控制端和信号端有干扰，若无干扰，该环境处于可飞行状态。任务2图传系统信息处理③检查作业人员保护装备是否完备，若不完备，则需想办法解决，确保作业人员安全。④进行作业清场。⑤使用测距仪测定作业目标距离，提前保证无人机的安全距离，确保安全作业。⑥仔细观察起降场地情况，保证起飞点半径5m内无障碍物；准备2个起降点，以防紧急情况。⑦仔细检查作业装备，确保装备齐全。3）飞行安全保障。①对于远距离超视距作业，严格按照先上升至安全高度（保证不会碰到沿路电线），然后直线靠近作业目标的方法。②对于电池电压要做好严格控制，防止因为电量不足导致的无人机坠毁。a.对于近距离作业（小于或等于200m），最低返程电压为21.9V。b.对于中距离作业（大于200m且小于或等于1000m），最低返程电压为22.5V。c.对于远距离作业（大于1000m且小于或等于2000m），最低返程电压为23V。任务2图传系统信息处理d.对于超远距离作业（大于2000m），请选择合适机型进行作业。4）作业危险点分析及避免方法。①作业危险点分析包括以下内容：a.运输过程中山路颠簸使飞行器碰撞损坏。b.无人机飞行期间可能出现机体故障造成失控。c.起降过程中作业人员操作不当导致飞行器侧翻损毁、桨叶破碎击伤人体。d.飞行巡视过程中无人机与导线距离太小或发生碰线事故。e.飞行巡视过程中突然通信中断使无人机失控。f.天气突变造成空中气流紊乱使无人机失控。g.飞行过程中突降大雨损坏无人机设备。h.驾驶员对飞行器状态作出错误判断强制飞行而导致飞行意外。②安全措施及解决方法如下：任务2图传系统信息处理a.飞行器装车后要安装后固定插销，确保在运输过程中有柔性保护装置，设备不跑位、固定牢靠。b.飞行前作业人员应认真对飞行器机体进行检查，确认各部件无损坏、松动，电气连接良好。c.作业人员应严格按照无人机操作规程进行操作，两名操作人员应互为监督，无人机起降时，25m范围内严禁有作业无关人员。d.飞行过程中按照规划好的航线飞行，固定翼无人机航线应与导线保持50m以上的安全距离，多旋翼无人机与作业目标保持10m以上的安全距离。安全距离的确定：根据无人机回传图像，参考目标已知长度单位计算其距离。e.飞行前应对各种失控保护进行检验，确保因通信中断等各种原因引起无人机失控时保护有效；在无人机失控后自动重新连接，并操作无人机返航而不是继续作业。f.观察员时刻注意观察风速计变化，对风向风速作出分析并预警。g.观察员时刻注意观察湿度计变化，对雨雪情况作出预警。h.作业前检查机组人员情绪，确保无负面情绪。任务2图传系统信息处理（2）正式作业为确保无人机能安全稳定作业，起飞前请严格按照以下准备程序执行：1）领取装备：驾驶员领取遥控器、无人机、地面站以及辅助作业工具；云台操控人员领取相机、图传套装、数传套装以及辅助作业工具。2）拿出作业流程卡，按作业流程卡步骤检查并填写。3）将作业无人机放在指定起飞位置，地面站、数传、图传模块放在指定位置。4）将数传、图传天线架起（确保天线正确牢固架设），并与地面站连接。5）打开地面站电源，开启地面站计算机。6）检查数传、图传开关确保其处于关闭状态，连接电源，开启数传、图传模块。7）正确组装螺旋桨，注意螺旋桨上桨顺序，切忌半桨式螺旋桨混合，必须一套一对。8）驾驶员将遥控器打开，准备对无人机进行通电。9）确认遥控器各杆位回中，油门归零，各微调位置归零（中），各辅助通道处在正确位置后，对无人机进行通电。任务2图传系统信息处理10）云台操控人员进行云台组装检查，将相机正确安装到云台上（开机后重心平稳），然后将云台连接线与相机进行正确连接。11）确认无人机各连线正确后，驾驶员和云台操控人员回到地面站位置，将地面站与无人机进行通信连接，观察地面站数据，根据地面站显示数据对无人机进行调整。12）若需要进行自动巡航，请将预计航线设定好，并加载到无人机主控（此项操作需要事先下载离线地图，否则无法加载地图进行操作）。4.物流数据处理1）选中统计数据，使用数据分析工具进行分析，分析结果如下：①七月共工作30天，共发生异常3688次，平均每天发生123次。②最大值为345次，最小值为49次。③依据停靠方式统计的相关内容见表8-2。任务2图传系统信息处理任务2图传系统信息处理2）插入数据透视表，并将异常数据添加到数据模型。3）在数据透视表中做下列操作：①将“日期（月）”选为筛选器。②将“日期”设定为行。③将“异常代码”设定为值，并选择累计计数。4）再在数据透视表中做下列操作：①将“日期（月）”选为筛选器。②将“异常级别”设定为行。③将“异常代码”设定为值，并选择累计计数。5）插入饼图并添加各等级异常占总量的百分比。任务2图传系统信息处理检查评议任务2图传系统信息处理知识拓展1.数据库管理技术2.射频识别技术任务小结课后训练1.简述图传系统在物流无人机中的作用，并解释为什么实时性对于图传系统至关重要。2.在物流无人机图传系统中，如何进行数据处理才能实现高效的数据传输和存储？请列举至少两种常用的数据处理技术或方法。单元9无人机日常检查维护单元9无人机日常检查维护单元9无人机日常检查维护【知识目标】1.了解无人机各部件的特点。2.根据常规运行检查步骤，认真检查各部件的工作状态是否正常。3.针对性地掌握各部件的日常保养和维护方法。【技能目标】1.能完成物流无人机系统的一般性维护，并能按照系统维护手册完成抛投系统等机械部件的检查与更换。2.能遵照系统维护手册完成机体及各易损易老化部件的检查与更换。3.能遵照系统维护手册完成机体内个别零件或导线的检查与更换。【素养目标】1.具备作业数据的基本计算分析能力。单元9无人机日常检查维护2.培养安全作业的职业意识与严谨的工作态度。3.培养物流无人机系统运行相关岗位与职业认同感。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换任务描述任务分析相关知识1.无人机的三种检查方式（1）日常检查日常检查是最基础的检查方式，主要在每次飞行前进行。（2）定期检查定期检查通常在无人机使用一段时间后进行，如每周、每月或每季度。（3）年度检查年度检查是对无人机进行的一次全面、深入的检查。2.电动机与螺旋桨联调3.物流无人机的日常保养（1）保持清洁干燥物流无人机作为一种精密的电子设备，是需要保持干燥清洁的，虽然无人机不任务1机械部件的检查维护及易损部件更换是沾水即坏，但如果沾水或受潮后没有及时处理，会对电子元器件造成损坏，使无人机出现故障并降低无人机的使用寿命。（2）电池保养如果物流无人机的电池出现鼓包情况，要立即停止使用。（3）螺旋桨保养物流无人机螺旋桨虽然没有电池那么易坏，但也是需要经常维护保养的。（4）电动机保养除螺旋桨外，对无人机飞行稳定性影响最大的就是电动机。4.易损部件的更换（1）一些常见易损部件及其需要更换的迹象1）螺旋桨。a.螺旋桨出现裂纹、变形或断裂。b.螺旋桨出现不平衡现象（不平衡的螺旋桨会导致无人机振动加剧）。2）电动机。a.电动机发出异常噪声或运转不平稳。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换b.电动机温度过高或电流异常增大。3）电池。a.电池容量显著下降，无法维持正常的飞行时间。b.电池表面出现鼓包、漏液等现象。4）电子设备（如GPS模块、通信模块）。a.电子设备信号不稳定或功能失效。b.电子设备工作温度过高。5）起落架。a.起落架出现弯曲、断裂或其他物理损坏。b.起落架上的紧固件松动。（2）易损部件的更换步骤1）断电并检查。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换2）拆卸旧件。3）安装新件。4）重新连接电源。5）校准与测试。（3）易损部件更换的注意事项1）安全第一。2）使用原厂配件。3）定期维护。4）记录更换信息。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换任务准备1.确认断电：确认无人机上所有设备都已断电或将发动机关闭。2.防火：无人机维护环境应远离火源，周围应无可燃物或其他杂物。3.无人机清洁：维护前应对无人机进行清洁，防止灰尘或其他异物在维修过程中进入电动机或电气系统、控制系统，造成电动机损坏、线路短路等故障。4.电气维修（套件）工具：为了避免损伤零部件，一定要正确选择工具与器械，并且正确操作。5.准备消耗品：螺丝胶、扎带、润滑油、热缩管等。6.分解和组装注意事项：①为防止零件弄丢，请将拆解的零件按所属部件分开存放。②分解时如有必要，需检查所拆解的零件是否有损伤或异常。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换任务实施任务1机械部件的检查维护及易损部件更换1.机体结构检查任务1机械部件的检查维护及易损部件更换1）检查无人机机体螺钉是否出现松动，机体结构、无人机机臂上是否出现裂痕、破损。2）无人机的机臂以及起落架是很重要的部件，其好坏决定了无人机能否安全地起飞和降落。3）检查电动机座是否出现裂纹及破损，电动机座与碳管连接处是否松动，减震球是否老化（减震球外层变硬或者开裂），机体紧固螺钉有无松动位移（白线标识）、严重氧化，如出现需要紧固或更换。4）在起飞前及日常维护中（检查记录表见表9-2），也需要针对无人机的中心板、螺钉、电池接口结构件、盖板、载具及各个模块进行单独的目视检查及手动调试（见图9-3），确保其万无一失。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换任务1机械部件的检查维护及易损部件更换2.检查与维护后的状态任务1机械部件的检查维护及易损部件更换3.整体测试1）飞控单独供电，检查是否有异常，例如指示灯是否正确闪亮，遥控器与飞控对接是否正常。2）不对飞控供电，将4个电调线分别接到接收机油门处，轻推油门听声音，检查是否有明显反应慢或异响。3）将遥控器放置稳定处，无人机放在相对宽松的地方（周围至少能有50cm空间），通电，然后进行遥控器与飞控的对接。4）轻推油门逐渐升高，听电动机转速以及观察飞控指示灯，油门可推至3/5处观察情况。5）持续1min左右，停止供电，用手摸一下电动机、电调、电调接线板、飞控板、线路连接部、电池线、电池插口等处，检查是否有烫手的感觉。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换检查评议任务1机械部件的检查维护及易损部件更换知识拓展1.无人机飞行后检查和保养的必要性2.电池起火的应急处置3.无人机智能电池与航模电池的区别1）无人机智能电池不会像普通的航模电池一样，很容易因为使用不当而产生过充电或者过放电的问题。2）航模电池在充电过程中，需要按照各种接线要求、流程来给电池充电，而且在电池充满时，如果充电者没有及时发现，则很容易造成过充电现象。3）无人机智能电池能够很好地解决电池电量检测的问题。①检测剩余电量。②通过数字图传实时回传电压数据，甚至能够在APP里查看电池组各单体电芯的电压。任务1机械部件的检查维护及易损部件更换③记录电池历史数据，如使用次数、异常次数、电池寿命等。④提示电池异常。任务小结课后训练1.请描述物流无人机机械部件定期检查的重要性，并列举几个关键部件的检查内容。2.请简述物流无人机易损部件的定义，并举例说明哪些部件属于易损部件，同时说明易损部件更换的步骤和注意事项。任务2无人机系统电气部件的检查与配换任务描述任务分析相关知识1.无人机飞行传感器的作用2.IMU1）陀螺仪能监测XYZ三轴的角速度，因此可测出俯仰、横滚和偏航时角度的变化率。2）加速度计用来提供无人机在XYZ三轴方向所承受的加速力，它也能决定无人机在任务2无人机系统电气部件的检查与配换3）磁罗盘（见图9-6）能为无人机提供方向感。4）气压计（见图9-7）的工作原理是利用大气压力换算出高度（压力传感器能侦测地球的大气压力）任务2无人机系统电气部件的检查与配换3.GPS模块任务2无人机系统电气部件的检查与配换4.光流模块5.测距模块任务准备1.确认断电：确认无人机上所有设备都已断电或将发动机关闭。2.防火：无人机维护环境应远离火源，周围应无可燃物或其他杂物。3.无人机清洁：维护前应对无人机进行清洁，防止灰尘或其他异物在维修过程中进入电动机或电气系统、控制系统，造成电动机损坏、线路短路等故障。4.电气维修（套件）工具：为了避免损伤零部件，一定要正确选择工具与器械，并且正确操作。5.准备消耗品：螺丝胶、扎带、润滑油、热缩管等。6.分解和组装注意事项：①为防止零件弄丢，请将拆解的零件按所属部件分开存放。任务2无人机系统电气部件的检查与配换②分解时如有必要，需检查所拆解的零件是否有损伤或异常。任务实施1.IMU系统模块的检查1）飞控表面是否清洁，线路是否老化，元器件是否有虚焊、热熔等。2）电线是否有变形，例如受热冷却后变形。3）电线接口是否有异物、氧化等。4）整体线路包扎、电线及接口固定等一定要牢固，如果有断裂、松动，及时更换。5）对电动机、飞控等灰尘敏感部件进行灰尘清理，并确认清扫干净。任务2无人机系统电气部件的检查与配换任务2无人机系统电气部件的检查与配换2.GPS模块的检查3.光流模块的检查1）完全没有悬停效果，现象与没接光流模块一样。首先应检查电路板通电是否正常，硬件线是否连接好，镜头是否被遮挡，如果都没发现问题，再用上位机检查是否有数据输出。2）无人机往某个方向乱飞，漂移更快，像失控一样，而没有加光流模块时反而漂移慢一些。3）无人机缓慢飘，方向随机，但又比没有光流模块时要好，表现为无操作时，往一个方向飘后还会往回飘。4）无人机开始时能够正常悬停，悬停一段时间后开始振荡。5）无人机开始时能够正常悬停，悬停一段时间后开始一直往一个方向漂移。6）无人机一开始就有振荡。任务2无人机系统电气部件的检查与配换4.关键部件或导线的检查与更换（1）关键部件或导线的检查1）电动机是否歪斜，电动机内是否有异物残存，其内线是否有熔断。2）电调外包装是否完整，是否有破裂、烧痕或者烧焦味。3）飞控连接线是否条理有序，同等接线口是否有合理布局，接线有无明显异类线色（同类接线颜色相同，并在一条线上，若有接错，能明显看出，故名异类线色）；整体板子是否有熔断、烧焦、元器件焊接凸起。4）各焊点是否有明显断裂、变形等。5）接收机天线是否有裂痕和拉伸痕迹，接收机接线颜色是否整齐、有无异类线色。6）电调接线板是否有焊接松动，甚至是接线毛刺、灰尘，若有要及时清除，以免连电。7）检查所有接线处（如插针、香蕉插头、T形插头等处）是否有拉伸、熔化痕迹。8）排除磁性物体。任务2无人机系统电气部件的检查与配换9）接收机天线干扰。（2）关键部件或导线的更换1）更换图传摄像头。①断电并拆除旧摄像头：在更换图传摄像头之前，首先确保无人机完全断电，然后使用适当的工具拆卸旧摄像头，注意标记其位置以避免安装错误。②安装新摄像头：安装新的图传摄像头，并确保其安装牢固、连接正确且接触良好。然后重新连接电源并测试新摄像头的功能，确保图像传输清晰无误。2）更换电调。①断开电源：在更换电调之前，必须确保无人机的电源已经完全断开。②拆卸旧电调：使用螺丝刀或其他适当的工具拆下旧电调，并标记旧电调的位置和连接方式。③清洁接口：清洁电调接口，确保没有灰尘或异物。④安装新电调：按照旧电调的位置和连接方式安装新的电调，并确保其安装牢固。任务2无人机系统电气部件的检查与配换⑤连接电动机和电池：将电动机和电池连接到新电调上，并检查连接是否正确无误。⑥校准电调：根据制造商的指南对新电调进行校准，确保电调与电动机配合良好。⑦功能测试：重新连接电源，进行简单的功能测试，确认电动机转动正常，无异常声音或振动。⑧记录更换信息：记录更换的日期、更换的电调型号及更换原因。更换电调的注意事项如下：①安全第一：在进行更换操作时，确保无人机处于安全的工作环境中，以避免发生意外。②使用推荐配件：尽量使用制造商推荐的配件，以保证无人机的性能和可靠性。3）接线。①断电并准备工具：在进行任何接线操作之前，确保无人机完全断电，并准备好所需的工具，如螺丝刀、剥线钳等。②检查并连接导线：检查所有导线是否有破损或裸露的部分，并确保导线连接正确无误。任务2无人机系统电气部件的检查与配换5.对电控系统进行检测1）首先将无人机舱门打开，露出自动驾驶仪、舵机、电源等器件，同时准备一个带快接插头的数字电压表。2）测量各种电压，包括控制电源、驱动电源、机载任务电源等的电压。3）将各个电源接好。4）从地面站仪表上观察无人机的陀螺仪姿态、各个电压数值、星数（至少要6颗才能起飞）、空速值（起飞前清零）、高度（高度表清零）是否正常。5）测试自驾/手动开关的切换功能。6）遥控器开伞、关伞开关的切换功能检查。7）舵机逻辑功能检查，不能出现反舵。8）停止运转检查。任务2无人机系统电气部件的检查与配换1）数字电压表的快接插头与各个电源快接插座的正负极性应一致。2）如果电压低于规定值，应当立即更换电池。6.对遥控器驱动电动机进行测试检查评议任务2