六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用解析

柳雄

摘 要：六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用，不僅為城市測量提供了便捷性，同時在很多方面保證了城市測量的準(zhǔn)確性。文章首先分別介紹了六旋翼無人機(jī)的系統(tǒng)組成與功能特點(diǎn)，其次結(jié)合城市測量中的實(shí)際應(yīng)用與測量技術(shù)分析，從而認(rèn)識到六旋翼無人機(jī)對城市測量的重要性，目的在于加大六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用，幫助其發(fā)揮真正測量價值。

關(guān)鍵詞：六旋翼無人機(jī) 城市測量 無線傳輸 航跡設(shè)計

中圖分類號：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0013-02

城市測量中，因?yàn)闇y量期間限制條件較多，加上固定翼飛機(jī)安全性得不到保證，所以應(yīng)用六旋翼無人機(jī)，其本身具備垂直起降的優(yōu)勢，還可以隨時在空中懸停，并不受到空中飛行條件的限制，正因?yàn)槿绱耍鞘袦y量不斷加大對六旋翼無人機(jī)應(yīng)用研究力度。

1 六旋翼無人機(jī)系統(tǒng)組成

六旋翼無人機(jī)應(yīng)用研究，必須掌握其主要系統(tǒng)組成，這樣才能更好的發(fā)揮在城市測量中的價值。此無人機(jī)包括多個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，比如飛控系統(tǒng)、無人機(jī)增穩(wěn)云臺系統(tǒng)、六旋翼無人機(jī)平臺、機(jī)載攝影測量、接收系統(tǒng)、多通道無人機(jī)遙控等。對比其他旋翼機(jī)，六旋翼無人機(jī)從很多方面都得到優(yōu)化，體積小、機(jī)動性強(qiáng)、操作便捷、重量輕且目標(biāo)特性明確。對于城市測量中多元化的測量要求，六旋翼無人機(jī)具有突出的適應(yīng)性優(yōu)勢。

2 六旋翼無人機(jī)功能特點(diǎn)分析

對于六旋翼無人機(jī)的功能特點(diǎn)分析，首先必須清楚其屬于多旋翼無人機(jī)類型，這種類型的無人機(jī)都具備垂直起降以及空中懸停特點(diǎn)。六旋翼無人機(jī)與四旋翼、八旋翼無人機(jī)相比，在很多方面都得到升級優(yōu)化，當(dāng)然其具體功能特點(diǎn)如下。

（1）機(jī)體尺寸更合理，與城市測量對無人機(jī)的要求相符。同時機(jī)體設(shè)計模式與結(jié)構(gòu)組成等都非常合理。再者機(jī)載攝像機(jī)攝像技術(shù)更先進(jìn)，攝像抓拍更迅速，傳感器設(shè)備更先進(jìn)，與其他無人機(jī)相比性價比更高。

（2）無人機(jī)機(jī)身重量輕，并不會因?yàn)榉敝氐臋C(jī)體影響其飛行速度。在機(jī)身的周邊增設(shè)旋翼數(shù)量，雖然對總重量會造成一定的影響，但是卻不影響其飛行速度，并且提升了六旋翼無人機(jī)的飛行動力。飛行器得到明顯優(yōu)化，飛行控制能力更強(qiáng)，隨時保證無人機(jī)飛行系統(tǒng)推動力充足，避免受到機(jī)體抖動或者城市側(cè)風(fēng)的影響[1]。

（3）無人機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)定，多余度可靠性高。尤其是六旋翼無人機(jī)飛行期間，每個旋翼都在運(yùn)行，如果其中某個旋翼出現(xiàn)問題停止運(yùn)行，并不會影響其自身飛行的穩(wěn)定性，依然可以保持平衡飛行狀態(tài)。

3 六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 六旋翼無人機(jī)城市測量應(yīng)用

對六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要目的在于分析六旋翼無人機(jī)在城市測量中的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性。六旋翼無人機(jī)因?yàn)閷儆谌詣语w行設(shè)備，并不會受到城市測量中環(huán)境、風(fēng)向等因素的影響，同時以增穩(wěn)云臺配置為基礎(chǔ)，很大程度上確保了六旋翼無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性。此次實(shí)驗(yàn)中的六旋翼無人機(jī)攝像機(jī)為微單類型，航測清晰度與效率更高。以A城市作為航測對象，地形圖比例設(shè)定為1∶500，六旋翼無人機(jī)的主要任務(wù)是采集地形圖。當(dāng)天測量工作開始，該城市的天氣為晴朗，并且風(fēng)力為三級。無人機(jī)測量飛行時間10min，因?yàn)槌鞘械匦卧颍鬅o人機(jī)飛行高度必須達(dá)到200m。測量的控點(diǎn)主要設(shè)定16處。根據(jù)六旋翼無人機(jī)測量圖畫及時進(jìn)行后期處理，期間因?yàn)?個控點(diǎn)障礙物遮掩無法測量清除，其余控點(diǎn)全部測量完整。對測量點(diǎn)進(jìn)行高程精度對比，對比數(shù)據(jù)見表1。

結(jié)合上述高程測量對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高程點(diǎn)的差值均值為0.167。實(shí)驗(yàn)測試是采用全站儀的方式進(jìn)行測量，其中圓柱體則以歸心測量為主，將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。根據(jù)測量對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遇到遮擋物的情況下，不能在出現(xiàn)區(qū)域碎部點(diǎn)影像，并且在測試中與全站儀存在偏差，將近15cm，但是在高程點(diǎn)測量下，則偏差為17cm，與城市測量采集數(shù)據(jù)需求相符。當(dāng)然六旋翼無人機(jī)測量期間，不管是在實(shí)際作業(yè)率方面還是在測量能量消耗方面都得到明顯進(jìn)步，并且全過程以自主飛行為主，飛行過程中所有參數(shù)均正常，同時飛行狀態(tài)十分穩(wěn)定。

3.2 六旋翼無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 無人機(jī)飛行控制技術(shù)

無人機(jī)飛行控制技術(shù)，借助于微型飛行器，并且驅(qū)動系統(tǒng)中包含非線性與多變量功能，不僅能夠保證無人機(jī)飛行期間不受到物理因素的影響，同時還能夠突破陀螺效應(yīng)、重力特性以及旋翼慣量矩的限制。飛行控制技術(shù)，幫助無人機(jī)保持飛行穩(wěn)定性，并且提高無人機(jī)的飛行安全。通過加速度計、磁強(qiáng)計輸出等方式，準(zhǔn)確計算角速度、加速度與磁強(qiáng)信息融合，按照計算結(jié)果設(shè)置控制質(zhì)量，調(diào)整無人機(jī)飛行參數(shù)，保證無人機(jī)飛行穩(wěn)定性。

3.2.2 無線傳輸

通常情況下，無人機(jī)需進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息主要為飛行數(shù)據(jù)、航拍數(shù)據(jù)、傳感器收集數(shù)據(jù)，當(dāng)不需要數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)時效性時，可根據(jù)運(yùn)用容量較大存儲設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息存儲工作，當(dāng)對數(shù)據(jù)時效性要求較高時，需要第一時間進(jìn)行傳輸，為無人機(jī)的科學(xué)控制提供良好的保障與基礎(chǔ)。進(jìn)行城市測量工作期間，無人機(jī)運(yùn)用的無線傳輸技術(shù)主要存在三方面問題：首先，數(shù)據(jù)傳輸效率相對較差，遠(yuǎn)距離以及高效性傳輸質(zhì)量難以得到良好的保障；其次，無人機(jī)在進(jìn)行城市測量工作期間環(huán)境具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，電磁干擾情況也時有發(fā)生，需工作人員根據(jù)實(shí)際需求使用科學(xué)信道控制接受的數(shù)據(jù)信息，而當(dāng)前無人機(jī)數(shù)據(jù)信息傳輸穩(wěn)定性、安全性、抗干擾性等都有待提升；最后，微型無人機(jī)由于其荷載性影響，使得其僅僅可以使用兩塊鋰電池進(jìn)行工作，但想要促進(jìn)無人機(jī)航拍時間的提升，強(qiáng)化航拍工作質(zhì)量，就需要對無線傳輸設(shè)備實(shí)際功耗問題進(jìn)行科學(xué)的解決。

3.2.3 攝影測量技術(shù)、航跡設(shè)計

在各種因素影響下，無人機(jī)所搭載的攝像測量器通常為單反相機(jī)或微單反相機(jī)，攝像質(zhì)量對于測量精準(zhǔn)度有著直接影響，這也是無人機(jī)測量主要的技術(shù)之一。與此同時，想要促進(jìn)影像數(shù)據(jù)具有較高的質(zhì)量，促進(jìn)測量精準(zhǔn)性的提升，還需要根據(jù)實(shí)際需求將多維度數(shù)據(jù)與多傳感器進(jìn)行有機(jī)整合技術(shù)作為主要基礎(chǔ)[2]。

所謂無人機(jī)航跡設(shè)計就是在相關(guān)工作條件影響下，制定從起始位置至終點(diǎn)并且符合各種性能標(biāo)準(zhǔn)的良好飛行軌跡，這也是無人機(jī)進(jìn)行自主飛行的主要特點(diǎn)。也就是根據(jù)城市測量工作需求，結(jié)合無人機(jī)飛行續(xù)航時間與特點(diǎn)對飛行航道進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，對無人機(jī)飛行速度、距離、高度以及轉(zhuǎn)彎等進(jìn)行控制，進(jìn)而確保其符合不同城市測量工作的各種要求，為實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域多任務(wù)工作奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，六旋翼無人機(jī)在城市測量中的應(yīng)用發(fā)展，主要基于低空無人機(jī)技術(shù)的研究與發(fā)展，在定點(diǎn)監(jiān)控、影視航拍、空中監(jiān)測、地理勘察以及高壓線路監(jiān)察等方面廣泛應(yīng)用。尤其是航空攝影與無線傳輸?shù)燃夹g(shù)的研發(fā)，在一定程度上對無人機(jī)測量提出更高標(biāo)準(zhǔn)，縮小測量范圍，提高測量精度，逐漸被城市測量得以廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳琦，陳航.無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作中的應(yīng)用研究[J].智能城市，2018，4（11）：21-22.

[2] 張治拉，王子軍.無人機(jī)攝影測量及在城市規(guī)劃中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2018，542（33）：245-246.