1.2.3.3 Беспилотный аэрофотосъемочный комплекс GeoScan 101

Комплекс GeoScan 101 (рис.1.6) предназначен для ведения аэрофотосъёмки в автоматическом режиме по предварительно заданной программе. Технические характеристики GeoScan101 приведены в таблице 1.7 [8].

Рисунок 1.6 - БПЛА GeoScan 101

Таблица 1.7 - Характеристики GeoScan101

Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) Geoscan Planner 2.1 и аэрофотосъемочное оборудование.

Корпус GeoScan101 изготовлен из легкого пластика кевлара, материала, способного выдержать самую жесткую эксплуатацию, тем самым защитив фотоаппаратуру и средства управления и навигации. Крылья сделаны из легкого и прочного Elapor, за счет эластичности материала они не повреждаются при посадке на неподготовленные площадки.

Все бортовые системы GeoScan101 сведены в одной плате автопилота, а именно, 12 датчиков: З осевых акселерометра, 3 осевых гироскопа, 3 осевых магнитометра, барометр, датчик воздушной скорости. Размер автопилота 50х53 мм, вес 28 г (рис.1.7). Мощный процессор на ядре Cortex M3 500 раз в секунду обрабатывает данные с 16 сенсоров, обеспечивая стабильный полет для фотографий очень хорошего качества.

Рисунок 1.7 - Плата автопилота БПЛА GeoScan101

В БПЛА имеется радиомодем, необходимый для загрузки полетного задания, передачи в наземную систему управления телеметрических данных о полете и текущем местоположении на участке работ.

Программа Geoscan Planner 2.1 представляет собой специально разработанный инструмент для подготовки и осуществления полетов с использованием беспилотного комплекса "Геоскан".

Программа предназначена для расчета прогнозной трассы полета БПЛА, отображения местоположения БПЛА в процессе полета и оценки качества выполнения аэрофотосъемки.

Программа управления полетом БПЛА позволяет реализовать выполнение следующих функций:

1) нанесение района проведения работ на пользовательскую карту;

2) расчет маршрутов полета БПЛА по исходным данным:

· расчет высоты полета БПЛА по масштабу создаваемого цифрового топографического плана и высоте сечения рельефа местности;

· по параметрам цифровой камеры, величине продольного и поперечного перекрытия аэрофотоснимков, максимальной и минимальной высоте рельефа в районе съемки, скорости и направление ветра - расчет времени выполнения полета, количества снимков на район съемки, скорость движения БПЛА, интервалы съемки;

3) в случае, если для покрытия всего района съемки необходимо производить несколько полетов, а также, если старт и посадку БПЛА необходимо выполнять с разных стартовых позиций, - осуществить разбивку района съемки на отдельные участки.

Для оценки качества выполненных аэрофотосъемочных работ производится накидной монтаж полученных цифровых аэрофотоснимков с использованием программы аэрофотосъемочных расчетов. При создании накидного монтажа каждый аэрофотоснимок отображается на цифровой карте. Расположение аэрофотоснимков на карте и их масштаб определяются координатами центральной точки аэрофотоснимка, углом азимута и высотой, полученными в момент фотографирования по данным бортового GPS-приемника.

Помимо обеспечения полета и обеспечения навигации, задачей автопилота так же является управление фотоаппаратом, это необходимо для получения снимков с заданным межкадровым интервалом (как только БПЛА пролетит нужное расстояние от предыдущего центра фотографирования). Если заранее рассчитанный межкадровый интервал не выдерживается стабильно, необходимо настраивать время срабатывания затвора с таким расчетом, чтобы даже при попутном ветре продольное перекрытие было достаточным.

Автопилот должен регистрировать координаты центров фотографирования геодезического спутникового приемника ГЛОНАСС/GPS, чтобы программа автоматической обработки снимков смогла построить модель быстро и привязать ее к местности. Требуемая точность определения координат центров фотографирования зависит от технического задания к выполнению аэрофотосъемочных работ [9].

Применение двухчастотной ГЛОНАСС/GPS спутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров. При этом следует учитывать взаимное расположение матрицы фотоаппарата и антенны геодезического приемника (рис. 1.8) [10].

Рисунок 1.8 - Взаимное расположение матрицы фотоаппарата и антенны геодезического приемника

Аэрофотосъемочная аппаратура, установленная на GeoScan101 (рис. 1.9) , позволяет получать снимки с разрешением 2 сантиметра местности на один пиксель.

Рисунок 1.9 - Фотоаппарат, встроенный в корпус GeoScan101

В таблице 1.8 приведены технические характеристики аэрофотосъемочной аппаратуры, которая может использоваться в комплексе GeoScan101 [11, 12].

Таблица 1.8 - Технические характеристики аэрофотосъемочной аппаратуры, которая может использоваться в комплексе GeoScan101