无人机遥感系统的构成和关键技术是什么?

随着国内技术的水平的提升,不少厂家都开始了无人机的制作和研发,其中无人机遥感系统十分重要。那么,无人机遥感系统的构成和关键技术是什么?

无人机低空遥感系统由飞行平台、成像传感器系统和数据处理软件三大部分组成。

1、最低航速

这项要求专门针对固定翼无人机。提出低航速要求的理由有两条:第一,必须低速才能保证低空飞行的安全性,尤其是地形起伏,建筑物高起,以及狭窄山谷间的低空飞行,必须慢飞;第二,由于UAV荷载限制,一般UAV载的成像系统都没有像移补偿装置,当进行大比例尺测图要求高分辨率(例如5cm)影像时,为保证影像清晰(例如,要求像移小于1cm),则必须限制航速(例如,快门1/1000秒时,航速低于36km/h)。

为了能实现低空低速飞行,无人机的荷载一定要尽量小,这就对后述的成像系统提出轻小型化的要求。对于旋翼无人机和无人飞艇来说,则很容易满足。

2、滑跑起飞距离

这项要求也是专门针对固定翼无人机的。轻小型无人机受限于载油量和通讯链路能力,不能长航时飞行。因此不像有人飞机一样可以有效使用遍布全国的机场设施。为了发挥它的灵活机动性特长,它需要选择简便跑道起飞和降落。因此,滑跑起飞距离就成为重要的应用安全度指标。滑跑起飞距离主要由所需要的起飞离地速度决定。对于同一架飞机,其起飞载重越大,则所需的起飞离地速度越大。目前市场上几种有效载荷5kg量级的轻小型无人机,大概要求60km/h的起飞离地速度。

为了达到起飞离地速度,目前常用有三种方法:平坦跑道滑跑起飞;车载起飞;弹射架起飞。从操作简便性、广泛地形适应性来看,似乎弹射架起飞是比较好的发展方向。

降落相比起飞要简单些,可以滑跑着地,撞网着地,也可以伞降。

3、飞行控制水平

飞行控制系统在UAV中充当驾驶员的角色,有时简称自驾仪。

飞控系统

飞控系统的最低要求是能保持在空中正常风力情况下,飞行器机体平稳安全地沿着给定的航线轨迹飞行。飞控系统定位与定姿的精度对影像质量有很大影响,其严重的后果是影响像片重叠度。此问题涉及到需要协调的面比较宽。

以佳能5D相机24mm镜头情况为例。如果使用单相机,其窄边视场角为53°,这时影像所覆盖的地面宽度等于航高H;若使用双拼组合宽角相机,则视场角为90°,这时影像所覆盖的地面宽度为2倍航高。假设允许飞行平台定位定姿的误差对航向旁向重叠度偏移量Δ不超过影像宽度的10%。

如果某架UAV,使用简易GPS导航,其定位精度为50m,姿态仪角度误差为10°。

若使用单镜头相机,它只能满足1:2000以上的测图要求;若使用双拼组合宽角相机,它可满足1:1000测图要求。若想进行1:500测图,则需要增加像片间重叠度或使用更高精度的GPS和姿态仪。

4、低空湍流飞行性能

低空大气气流常受地形、地物的局部温度场的影响,形成湍流。这种湍流没什么规律性,各种波长的气流混杂,形成上下突风,左右突风或风切变。这种湍流使在其中飞行的无人飞行器产生上下左右颠簸,不仅影响航摄质量,更严重威胁飞行器的安全。

低空湍流对固定翼无人机的最大损害是形成颠簸过载,而机体损坏。为防范强颠簸过载,可采取的措施是:减慢航速;重心配置靠后;采用小展弦比机翼或三角翼无人机。

相比而言,无人飞艇抗低空湍流性能最好,虽然遇到湍流也影响航摄质量,但因为飞艇主要靠浮力支持,因此安全性可以保障。

如前述,旋翼无人机抗低空湍流能力最差。

8月7日 18:17
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