大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解
大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解Phantom 4 RTK SE是一款小型多旋翼高精度航測無人機,結合厘米級導航定位系統和高性能成像系統,提升了航測效率與精度,降低了作業(yè)難度和成本。
大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解
隨著科技的發(fā)展及各種**技術的不斷涌進,測繪行業(yè)中,傳統的數字化測圖已呈現出諸多**,而無人機航空攝影測量發(fā)展越來越成熟,技術要求也逐漸提高,最近幾年在林業(yè)勘察中得到廣泛應用。
前不久我們接觸了某區(qū)縣的一個山區(qū)造林項目,其工作內容是對于造林地塊進行邊界確定、地形測量及地上物(高壓電線、水源情況)調查。正趕八月,烈日當空,工作任務艱巨。此類山區(qū)勘察工作我們接觸不多,便一如既往的選擇傳統人工勘察方式,即測量人員攜RTK進行實地地形測繪,而后浮現出一系列問題:
GPS信號遮擋嚴重,存在較多不可到達地塊,工作進度緩慢,而且外業(yè)采集的數據不理想,對地塊還原度較低
提交給設計方和客戶單位的數據為傳統的CAD格式的地形數據,數據不夠直觀,不能很好呈現關聯地物
地勢險峻,測量人員安全無法得以保障.
經協商,擬采用無人機航空攝影測量的手段,通過內業(yè)分別獲取該區(qū)域的正射影像圖(DOM)、地形特征線、三維實景模型。
案例:1
Phantom 4 RTK是為高精度建圖與精準飛行設計的行業(yè)級無人機。相對于Phantom系列其他產品,主要增加了高精度RTK定位導航系統,相機微秒級同步,app航線規(guī)劃等功能,能夠獲取高精度POS數據,在山區(qū)無控的情況下,也能滿足大比例尺(1:500)地形圖測繪要求。
此次我們選擇的飛行方式是仿地飛行。
什么是仿地飛行?
無人機仿地飛行是指無人機依據航拍測區(qū)的地面起伏而始終保持在恒定的相對高度上飛行,在航測作業(yè)中,通過設置與已有三維地形數據的固定高度,使飛機與地面目標的高度保持不變。
仿地飛行有哪些優(yōu)勢?
1.能精準根據地形高低起伏自主調整飛行高度,減少設置分層航線;
2.保障影像地面分辨率的一致性,增加一次性通過空三加密工作的可靠性;
3.各成果精度比普通2D航攝有明顯提高。
無人機航飛內外業(yè)流程
前期準備:
第一步:外出作業(yè)前,先確認精靈4RTK無人機的設備齊全,按照表單依次核對,基礎設備如下:
設備 | 數量 | 備注 |
飛機 | 1個 | |
槳葉 | 4對 | 2對備用 |
Micro SD卡 | 1個 | 64g+ |
遙控器 | 1個 | |
1拖3精靈4快充充電器 | 1個 | |
飛機自帶充電器 | 1套 | |
飛機電池 | 若干 | |
遙控器電池 | 2塊 | |
數據線 | 2根 | 備用 |
第二步:獲取測區(qū)的DSM(數字地表模型)或DEM(數字高程模型),有兩種方式:
1.利用無人機的普通2D航測功能對測區(qū)進行航拍,通過專業(yè)處理軟件M3D對航拍數據處理快速生成tif格式的DSM,導入大疆GSRAPP軟件中執(zhí)行仿地飛行。此種方法獲取的DSM精度更高,后面的仿地飛行效果會更好。缺點是消耗電池,一個地塊飛兩遍增加工作時間。
2.在LocalSpace Viewr軟件中下載已有的DEM數據,目前該軟件提供的ALOSDEM數據最大分辨率為12.5m,導入大疆GSRAPP軟件中,執(zhí)行仿地飛行。此種方法較為簡便,在飛行的前一天就可以提前準備好,然后進行航線規(guī)劃,為第二天飛行省下了大量工作。缺點是獲取的DEM與DSM相比,沒有地上物(樹、電線、電力塔等)的高程信息,飛行過程中飛機識別不了高壓線、樹、電力塔等情況(開啟避障模式,遇到障礙物會自動懸停),所以需根據實地地形作出判斷再設置合適的飛行參數。
航線規(guī)劃:
第一步:上述我們采用的是第二種方法獲取測區(qū)的DEM,獲取的DEM數據文件夾(注意是文件夾)導入到遙控器的DJI文件夾中。然后在遙控器上進行航線規(guī)劃,航線規(guī)劃時需根據測區(qū)矢量數據手動繪制范圍(軟件在仿地飛行時不能直接導入KML文件生成測區(qū),也是Phantom 4 RTK美中不足之處)。
注意:遙控器內置底圖為高德地圖和Mapbox,很多軟件中的高德影像圖都有一定的偏移。
如在遙控器下核對影像底圖不便,在準備階段可通過PC端WolfMap軟件進一步檢查,該軟件中的在線高德影像為無偏數據,將矢量范圍數據導入WolfMap,便于我們在遙控器中規(guī)劃航線。
第二步:按照地塊小班的范圍,在遙控器上手繪航飛范圍(確保影像的完整性,應盡量外擴原圖斑范圍20m左右,也可以選擇自動外擴)。
第三步:航飛范圍確定好后,隨即進行飛機和相機參數設置。
(陰天室外光線不充足情況下,進光量不夠,通過開大光圈、降低快門速度或者提高ISO等方式調整照片亮度直至合適)
外業(yè)航飛:
我們選擇一處較典型的地塊,地塊面積約180畝,可以看出,現狀雜草灌木居多,地形復雜,人力難以行走,靠人工測量方式工作量巨大 。
作業(yè)當天上午10時左右,天氣多云,風力3級,天氣條件良好,作業(yè)人員2名。先校準指南針,連接熱點,保證RTK的正常運行,之后在APP中依次確認設置如下:
遙控器操作手類別
航飛高度,返航高度
避障雷達開啟
作業(yè)完成后和失聯后的執(zhí)行動作
待RTK連接成功后,將飛機置于空曠平坦的地面上,確認周邊環(huán)境和頂部環(huán)境安全后調用規(guī)劃好的任務,開始執(zhí)行航飛任務,接下來就是飛機自動起飛和返航的過程了,包括電池電量會根據飛機當前距起飛點的距離、當前風向、風速、返航高度自動預留返航電量。
飛行過程中,有以下幾個小建議:
1)起飛點離測區(qū)的起飛點越近越好,有利于節(jié)約電量,能多飛一些,積少成多,但是也要根據交通情況合理選擇;
2)飛機起飛后,可大致計算降落點,到降落點附近更新返航點,之后等飛機降落。飛機會自動根據返航高度、風力、風向、飛機據返航點距離自動實時計算何時返航,所以返航點選擇越合理,飛機實際飛行時間會越長;
3)飛機設置報警的低電量值和飛機返航電量沒關系,飛機返航電量不可設置。希望大疆可以對這里做一些優(yōu)化,可參考GS Pro的返航策略來做優(yōu)化。采用這種一刀切自動返航的方式,其實也不太合適,畢竟面向的基本上都是行業(yè)用戶,并且飛機有飛行記錄日志,墜機原因也容易分析出來;
4)飛機遙控器宣稱是7公里,可能在大草原上能實現,在普通的沒有高樓的郊區(qū),距離2公里的時候,信號就已經衰減的比較厲害。不過畢竟2公里也已經挺遠了。在山區(qū)有山區(qū)略微遮擋的情況下,距離1公里的情況下,也會接近*失聯,在默認設置下飛行還是會繼續(xù)進行的,不過總歸是有些擔心。在某寶上面,也有相應的信號增強器,可以做一些嘗試;
5)一定要開啟避障,一定要開啟避障,一定要開啟避障。不過開啟避障功能時會造成在某些角度正對太陽飛行的時候,頻繁提示前方障礙物,調整云臺,確認沒有問題,繼續(xù)航飛即可;
精靈4RTK的一些良好操作習慣:
開機時先開遙控器電源、再開飛機電源;關機時則先關飛機電源,再關遙控器電源。避免飛機失控,遙控器處于關機狀態(tài);
飛機檢校時,原則上遙控器和飛機不要靠太近,遙控器可放置在地面,水平旋轉校正通過后,狀態(tài)指示燈會發(fā)生變化,垂直校正通過后,狀態(tài)指示燈會恢復正常,垂直校準時,飛機機頭方向朝下;
不要在飛機開機的情況下,插拔SD卡。否則輕則不識別SD卡,造成飛行后無照片的情況,重則SD卡燒毀,飛機插卡器部分燒毀。
飛行完成后,關閉設備,取出內存卡,配合讀卡器拷貝出航飛的像片數據,規(guī)范整理后提交至內業(yè)組進行內業(yè)處理。
技術參數
重量(含槳和電池)1391 g
軸距350 mm
最大起飛海拔高度6000 m
最大上升速度6 m/s(自動飛行)
5 m/s(手動操控)
最大下降速度3 m/s
最大水平飛行速度50 km/h(定位模式)
58 km/h(姿態(tài)模式)
最大可傾斜角度25°(定位模式)
35°(姿態(tài)模式)
最大旋轉角速度150°/s(姿態(tài)模式)
飛行時間約 30 分鐘
工作環(huán)境溫度0℃至 40℃
工作頻率2.400 GHz 至 2.483 GHz(歐洲,日本,韓國)
5.725 GHz 至 5.850 GHz(中國,美國)
等效全向輻射功率(EIRP)2.4 GHz
CE(歐洲) / MIC(日本) / KCC(韓國):< 20 dBm
5.8 GHz
SRRC(中國) / NCC(中國臺灣) / FCC(美國):< 26 dBm
懸停精度啟用 RTK 且 RTK 正常工作時:
垂直:±0.1 m;水平:±0.1 m
未啟用 RTK:
垂直:±0.1 m(視覺定位正常工作時);
±0.5 m(GNSS 定位正常工作時)
水平:±0.3 m(視覺定位正常工作時);
±1.5 m(GNSS 定位正常工作時)
圖像位置補償相機中心相對于機載D-RTK天線相位中心的位置,體軸系下:(36, 0, 192)mm,照片EXIF坐標已補償。體軸系的XYZ軸正向分別指向飛行器前、右、下方
建圖功能
建圖精度 **滿足 GB/T 7930-2008 1:500 地形圖航空攝影測量內業(yè)規(guī)范(簡稱“1:500 規(guī)范")的精度要求
**實際精度與影像采集的環(huán)境光照、場景紋理、飛行高度及使用的建圖軟件等多方面因素有關。
地面采樣距離(GSD)(H/36.5) cm/pixel,
H 為飛行器相對于拍攝場景的飛行高度(單位:米)
采集效率單次飛行最大作業(yè)面積約 1 km2(飛行高度 182 m,即 GSD 約 5 cm/pixel,滿足 1:500 規(guī)范要求)
可控轉動范圍俯仰:-90°至 +30°
速度測量范圍飛行速度 ≤ 14 m/s(高度 2 米,光照充足)
高度測量范圍0 - 10 m
精確懸停范圍0 - 10 m
障礙物感知范圍0.7 - 30 m
使用環(huán)境表面有豐富紋理,光照條件充足
(>15 lux,室內日光燈正常照射環(huán)境)
視覺系統
速度測量范圍飛行速度 ≤ 50 km/h(高度 2 米,光照充足)
高度測量范圍0 - 10 m
精確懸停范圍0 - 10 m
障礙物感知范圍0.7 - 30 m
FOV前/后:水平60° , 垂直±27°
下視: 前后70° ,左右50°
測量頻率前/后:10 Hz;
下視: 20 Hz
使用環(huán)境表面有豐富紋理,光照條件充足(>15 lux,室內日光燈正常照射環(huán)境)
相機
影像傳感器1 英寸 CMOS;有效像素 2000 萬(總像素 2048 萬)
鏡頭FOV 84°;8.8 mm / 24 mm(35 mm 格式等效);
光圈 f/2.8 - f/11;帶自動對焦(對焦距離 1 m - ∞)
ISO 范圍視頻:100 - 3200(自動)
100 - 6400(手動);
照片:100 - 3200(自動),
100 - 12800(手動)
機械快門8 - 1/2000 s
電子快門8 - 1/8000 s
照片最大分辨率4864×3648(4:3);
5472×3648(3:2)
錄像分辨率H.264,4K:3840×2160 30p
設計總畫幅5640×3710
有效畫幅5472×3648
視頻最大碼流100 Mbps
照片格式JPEG
視頻格式MOV
支持文件系統FAT32(≤ 32 GB);
exFAT(> 32 GB)
支持存儲卡類型寫入速度≥15 MB/s,傳輸速度為 Class 10 及以上或達到 UHS-1 評級的 microSD 卡,最大支持 128 GB 容量
工作環(huán)境溫度0℃至 40℃
智能飛行電池(PH4-5870mAh-15.2V)
容量5870 mAh
電壓15.2 V
電池類型LiPo 4S
能量89.2 Wh
電池整體重量468 g
工作環(huán)境溫度-10℃至 40℃
最大充電功率160 W
遙控器智能電池(WB37-4920mAh-7.6V)
容量4920 mAh
電壓7.6 V
電池類型LiPo 2S
能量37.39 Wh
工作環(huán)境溫度-20℃至 40℃
電源適配器(PH4C160)
電壓17.4 V
額定功率160 W
GNSS
單頻高靈敏度 GNSSGPS+BeiDou+Galileo(亞洲地區(qū));
GPS+GLONASS+Galileo(其他地區(qū))
多頻多系統高精度 RTK GNSS使用頻點:
GPS:L1/L2;
GLONASS:L1/L2;
BeiDou:B1/B2;
Galileo:E1/E5
**定位時間:< 50 s
定位精度:垂直 1.5 cm + 1 ppm(RMS);
水平 1 cm + 1 ppm(RMS)
1 ppm 是指飛行器每移動 1 km 誤差增加 1 mm
云臺
穩(wěn)定系統3-軸(俯仰、橫滾、偏航)
可控轉動范圍俯仰:-90°至 +30°
最大控制轉速俯仰:90°/s
角度抖動量±0.02°
紅外感知系統
障礙物感知范圍0.2 - 7 m
FOV水平70°
垂直±10°
測量頻率10 Hz
使用環(huán)境表面為漫反射材質,且反射率 > 8%(如墻面,樹木,人等)
遙控器
工作頻率2.400 GHz 至 2.483 GHz(歐洲,日本,韓國)
5.725 GHz 至 5.850 GHz(中國,美國)
等效全向輻射功率(EIRP)2.4 GHz
CE / MIC / KCC:< 20 dBm
5.8 GHz
SRRC / FCC:< 26 dBm
信號最大有效距離FCC:7 km;
SRRC / CE / MIC / KCC:5 km(無干擾、無遮擋)
功率16 W(典型值)
顯示設備5.5 英寸屏幕,分辨率 1920×1080,亮度 1000 cd/m2,Android系統
內存 4G RAM+16G ROM
工作環(huán)境溫度0℃至 40℃
智能飛行電池管家(PHANTOM 4 CHARING HUB)
電壓17.5 V
工作環(huán)境溫度5℃至 40℃
智能電池充電管家(WCH2)
輸入電壓17.3 - 26.2 V
輸出電壓電流8.7 V,6 A;
5 V,2 A
工作環(huán)境溫度5℃至 40℃
SDK 遙控器
工作頻率2.400 GHz 至 2.483 GHz (歐洲、日本、韓國)
5.725 GHz 至 5.850 GHz (其他國家和地區(qū))
等效全向輻射功率(EIRP)2.4 GHz
CE / MIC / KCC: < 20 dBm
5.8 GHz
FCC / SRRC / NCC: < 26 dBm
信號最大有效距離FCC / NCC: 7 km;
CE / MIC / KCC / SRRC: 5 km
(無干擾、無遮擋)
內置電池6000 mAh 2S 鋰充電電池
工作電流/電壓1.2 A @ 7.4 V
移動設備支架適用于平板電腦或手機
工作環(huán)境溫度0° 至 40° C
大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解