有人机主要是驾驶员人工控制,即便有自动控制系统,也与此大不相同;而卫星是发射前就设计好沿既定轨道飞行。
摄影飞行自动控制系统
无人飞行器(无人机)航空摄影的飞行自动控制系统。
- 英文名称
- photographic flying automatic control system
- 所属学科
- 测绘学
无人机摄影飞行自动控制是在确保飞行安全的前提下达到航空摄影的技术要求。包括:①飞行安全。由于无人机经常在比较恶劣的环境条件下飞行,因此其飞行中遇到危及安全的因素也比有人机更多更复杂。其中包括有起降场地的简陋,飞行器本身结构轻简化而带来的不完善因素等。②航空摄影技术要求。一般要求飞行器能沿着设计的平行航线往返平稳飞行,航线接近直线,运动接近匀速,飞行器的姿态要保持平稳,飞行平台要尽量减少震颤。
摄影测量的数字化技术进步和数码相机(尤其是组合宽角相机)的应用,使本来比较苛刻的飞行航线与姿态平稳要求大大放宽,只要能确保设计的重叠度和立体构像要求即可用。但是随着高分辨率影像需求的增长,对飞行平台震颤的要求提高了,要求其不影响高分辨率影像的清晰度。
包括:①航模型无人机自动驾驶控制。这种档次的无人机一般以2人操控起降和处理突变事故,自动驾驶控制只在平稳的任务飞行中使用。其飞行控制基本上沿用反馈闭环系统的概念,系统原理如图所示。②工业型无人机自动驾驶控制。工业型无人机飞行的全过程一般都由自动驾驶系统控制。此系统比图中的系统技术上有所提升:飞控软件中不仅有图中的基本内容,而且根据风调试验和既往飞行经验数据分析,专门设计有应对各种困难情况的程序。经历越丰富的机型,这方面的条件越完善,应对飞行中困难局面的能力越强。执行飞行控制的机电机构一般都设计有双余度结构,使出现故障事故的概率减少。配备有效的通信链路保障,一般都会设视距通信和卫星通信双余度保障。地形规划与预警数据库。较高档的系统一般都在地面站中装有地形数据库,用以在飞行前辅助航线规划,在飞行过程中对可能出现的前方险情发出预警。这样有效保证了在地形复杂山区的飞行安全。
在安全飞行自动控制系统的基础上,确保航空摄影质量的飞行控制可通过下列内容予以实现:①摄影航线导航。将规划的摄影航线用数字化形式提供给飞行规划系统。在飞行中可通过地面接收到的飞行状态信息了解实际执行情况。当不符合航空摄影计划要求时,可通过地面站发送指令,修改飞行航线、重新执行(或补充执行)任务计划。同时,要把飞行航线的全球导航卫星系统(GNSS)记录下载,供航测内外业流程使用。②摄影机平台的稳定控制。对飞行稳定性较差的航模型无人机,最好增加三轴稳定云台。在机上安置满足任务精度要求的惯性测量装置(IMU),用以实时量测飞行平台位姿,并控制云台转动,使摄影机主光轴尽可能保持铅垂,影像框幅方向尽量与飞行航线平行。同时,试飞记录摄影过程的姿态数据,供航测内外业流程使用。不管是否装置稳定平台,都要装置减震装置,确保过滤掉比摄影的影像分辨率所对应的截止频率更高的频率震动。③航飞速度的控制。当使用不带时间延迟积分成像(TDI)装置的面阵相机时,必须按曝光时间计算飞行速度。通过无人机飞行飞控系统实现速度改制。反之,若飞行速度不能再低,则须根据曝光方法调整曝光时间。
包括:①经过多学科专业和企业厂商共同努力,市场上有飞行控制系统已基本上能满足正常多条件使用的要求。因此,掀起了无人机低空航测热潮。②数字相机和数字控制测量的发展,为飞行控制解决了不少难题,但仍在开拓的新型应用,如视频摄影测量、扫描成像仪、平流层无人机摄影系统,将为飞行控制提出新的难题。