摘 要 文章在對(duì)國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)的研究現(xiàn)狀做了透徹分析之后，結(jié)合其在測(cè)繪領(lǐng)域中應(yīng)用的實(shí)際情況，提出了了全自動(dòng)化微型測(cè)繪無(wú)人機(jī)的研發(fā)，并具體介紹了該系統(tǒng)具體的研發(fā)內(nèi)容，創(chuàng)新點(diǎn)以及在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)；全自動(dòng)化；微型；測(cè)繪
　　
　　1.概述
　　1.1 國(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀
　　無(wú)人機(jī)技術(shù)含量高、使用效能好、發(fā)展前景廣闊，最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，伴隨高科技的發(fā)展，無(wú)人機(jī)在商用和民用領(lǐng)域的市場(chǎng)也十分巨大。在美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)人機(jī)已逐步投入應(yīng)用，主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)用、攝像等領(lǐng)域，而應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)技術(shù)卻寥寥無(wú)幾。
　　我們國(guó)家基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的研究起步較晚，始于上世紀(jì)50年代后期，到60年代中后期才投入具體研制。以西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)為代表的研發(fā)機(jī)構(gòu)所研制的無(wú)人機(jī)也僅是提供軍方應(yīng)用。此外，國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)因起步較晚，民用領(lǐng)域只有屈指可數(shù)的幾家機(jī)構(gòu)從事研究。
　　要擴(kuò)大無(wú)人機(jī)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用，就要做“用得起的傻瓜式裝備”。即成本低、全自動(dòng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)彈射起飛與降傘，操作簡(jiǎn)便易用，從而降低對(duì)人的依賴(lài)，用戶經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)，便具備一定的操作經(jīng)驗(yàn)。為此，我們著手于全自動(dòng)化微型測(cè)繪無(wú)人機(jī)的研發(fā)。
　　1.2 研究的目的與意義
　　顧及到當(dāng)前多數(shù)測(cè)繪單位都處于有“測(cè)量”無(wú)“攝影”的狀態(tài)，這種航空攝影與影像測(cè)量長(zhǎng)期分離的狀態(tài)，勢(shì)必造成成圖周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高問(wèn)題。面對(duì)上述諸多問(wèn)題，我們研發(fā)的全自動(dòng)化微型測(cè)繪無(wú)人機(jī)在很大程度上減輕了測(cè)繪的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動(dòng)效率，改善了測(cè)繪單位的生存環(huán)境。
　　該無(wú)人機(jī)集多種前沿學(xué)科、尖端技術(shù)為一體。這為制作DSM、DEM、DOM、DLG等數(shù)字產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)、經(jīng)濟(jì)、可靠的基礎(chǔ)。同時(shí)在很大程度上降低了無(wú)人機(jī)技術(shù)的成本，滿足了大眾化消費(fèi)的需求，且有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
　　2.全自動(dòng)化微型測(cè)繪無(wú)人機(jī)的研發(fā)
　　該無(wú)人機(jī)具有運(yùn)行成本低、輕小便捷、起降和操作全部自動(dòng)化、安全性能高、飛行條件要求低、執(zhí)行任務(wù)靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，將逐漸成為航空攝影測(cè)量系統(tǒng)獲取空間數(shù)據(jù)的有力工具之一。其主要由飛行器分系統(tǒng)與地面分系統(tǒng)構(gòu)成，其系統(tǒng)的構(gòu)成貫穿了整個(gè)研發(fā)內(nèi)容的始終。
　　2.1 飛行器分系統(tǒng)的研究
　　飛行器分系統(tǒng)由飛行平臺(tái)、導(dǎo)航飛控、機(jī)載傳感器3個(gè)子系統(tǒng)組成。該分系統(tǒng)采用GPS導(dǎo)航，具有較高的導(dǎo)航定位精度，確保無(wú)人機(jī)安全可靠飛行，并可承載傳感器設(shè)備，進(jìn)行空中實(shí)時(shí)作業(yè)。此外，無(wú)人機(jī)采用彈射起飛和傘降著陸。
　　2.1.1 飛行平臺(tái)子系統(tǒng) 飛行器采用后推式翼身融合三角翼布局平臺(tái)，動(dòng)力體系后置，推進(jìn)式螺旋槳。我們突破了常規(guī)布局，采用體積小、重量輕的飛翼外型。
　　以下為無(wú)人機(jī)的主要硬件參數(shù)：
　　2.1.2 導(dǎo)航飛控子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、任務(wù)管理和導(dǎo)航微處理機(jī)、飛行控制微處理機(jī)、氣壓高度計(jì)、各種飛行控制傳感器（主要包含空速傳感器以及X、Y、Z軸加速度傳感器----俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)速率陀螺）等構(gòu)成。用于無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航、定位和自主飛行控制。
　　2.1.3 任務(wù)子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要用于航攝影像的獲取與存儲(chǔ)，主要由CCD面陣數(shù)碼相機(jī)和減震平臺(tái)等構(gòu)成。
　　2.2 地面子系統(tǒng)的研究
　　地面分系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)具有遙控、遙測(cè)、信息傳輸、彈射發(fā)射機(jī)體的功能。
　　2.2.1 測(cè)控子系統(tǒng) 測(cè)控子系統(tǒng)由地面和機(jī)載兩大部分組成。均包括數(shù)傳電臺(tái)、天線和數(shù)傳接口等。用于地面監(jiān)控站與飛行控制系統(tǒng)以及其他機(jī)載設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。
　　2.2.2 地面站子系統(tǒng) 地面站子系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)、地面站軟件、指揮控制臺(tái)等硬件和相關(guān)軟件組成。
　　其在無(wú)人機(jī)飛行前進(jìn)行任務(wù)航路的規(guī)劃,在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中顯示飛行區(qū)域的電子地圖、航跡、飛行參數(shù)、姿態(tài)及航向參數(shù)。飛行中所有飛行參數(shù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)下傳并記錄。操作者可通過(guò)航跡規(guī)劃和路徑調(diào)整進(jìn)行各種任務(wù)的控制執(zhí)行。地面控制系統(tǒng)的人機(jī)界面讓操作者可方便的修改航路點(diǎn)、目標(biāo)航向并監(jiān)視飛行狀態(tài)。
　　2.2.3 發(fā)射和回收子系統(tǒng) 無(wú)人機(jī)采用彈射起飛，在發(fā)射時(shí)，將無(wú)人機(jī)放到助推架上，助推架通過(guò)橡筋的拉力，將無(wú)人機(jī)發(fā)射出去，其彈射裝置見(jiàn)圖2-2。無(wú)人機(jī)采用開(kāi)傘降落，其到達(dá)指定高度和預(yù)設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，裝置采用高精度伺服機(jī)控制傘艙蓋開(kāi)啟，依靠傘自身的重量拋出打開(kāi)。
　　3.系統(tǒng)研發(fā)價(jià)值
　　3.1 創(chuàng)新點(diǎn)
　　該無(wú)人機(jī)在適時(shí)滿足客戶的更高需求的同時(shí)，在技術(shù)性能和成本造價(jià)上都顯現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，并表現(xiàn)出一定的創(chuàng)新性：
　　1）飛行平臺(tái)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)：我們采用“后推式”且體積小、重量輕的飛翼外型，并采用了外傾翼尖小翼，大大提高了飛行的自安定性。
　　2）先進(jìn)的動(dòng)力體系裝置：動(dòng)力裝置采用后置式電力發(fā)動(dòng)機(jī)，徹底消除了空中停車(chē)事故，并免去了維修工序，整個(gè)機(jī)體在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中安全性更高。
　　3）有效解決了如何保持飛行姿態(tài)
　　4）微型化程度大大提高：無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、控制系統(tǒng)、相機(jī)全部實(shí)現(xiàn)微型化。
　　5）全自動(dòng)化水平大大提高：無(wú)人機(jī)采用彈射自動(dòng)起飛、程控超視距智能飛行、按預(yù)編程序自動(dòng)開(kāi)傘降落
　　3.2 應(yīng)用價(jià)值
　　測(cè)繪無(wú)人機(jī)的具體應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下領(lǐng)域：
　　土地利用調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、水資源開(kāi)發(fā)、國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、森林病蟲(chóng)害防護(hù)與監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、城市規(guī)劃與市政管理、公共安全等等。
　　以下是用全自動(dòng)化微型測(cè)繪無(wú)人機(jī)所獲航拍影像，依據(jù)影像數(shù)據(jù)加工處理流程，制作的部分?jǐn)?shù)字產(chǎn)品：
　　4.結(jié)語(yǔ)
　　我們基于全自動(dòng)化測(cè)繪無(wú)人機(jī)的研發(fā)，主要任務(wù)是能更大程度滿足測(cè)繪用戶需求，并總結(jié)一套面向產(chǎn)業(yè)化的完整的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取、處理的工作流程和生產(chǎn)規(guī)范，為該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展鋪平道路。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 秦博，王蕾. 無(wú)人機(jī)發(fā)展綜述. 飛航導(dǎo)彈，2002（8）.
　　[2] 尹澤勇，李上福. 無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2007（33）.
　　

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