+7 (495) 720-68-84

Аэрофотосъемка. Разновидности аппаратов

Aerial

 

Классификация БПЛА

Выбирая беспилотник для картографии, геодезии, землепользования, необходимо учитывать его параметры и конструкторские особенности. Сегодня, на рынке представлено очень большое количество различных моделей БПЛА, как отечественных, так и зарубежных производителей. 

В данной статье рассмотрим:
• беспилотники самолетного типа. Модели со свободным стартом, а также приземлением.
• мультикоптеры и «вертолеты».

 



Главными характеристиками для всех без исключения БПЛА являются их масса, размеры, а также форма. Эти основные характеристики, как правило, определяют способы старта аппаратов, их грузоподъемности, а также поведение беспилотника в небе.

Вес беспилотников

Aist-UAVОт критической взлетной массы БПЛА зависит, то какой тип аппаратуры можно будет использовать для производства фотосъемки земной поверхности. Если взлетная масса большая, то целесообразно применять более точное оборудование (с большим разрешением матрицы) для производства съемки. Также стоит отметить, что тяжелый БПЛА, как правило, более стабилен в воздухе, и, соответственно, получается более качественная геометрия снимков.

Формы и размеры

Gale-UAVСамолетный тип беспилотников представлен двумя видами: фюзеляжный и летающее крыло. Стоит также отметить, что от размеров крыла напрямую зависят аэродинамические показатели беспилотного аппарата. Благодаря тому, что фюзеляжные аппараты зачастую имеют больший вес, они могут нести дополнительную полезную нагрузку и, как правило, более стабильны в воздухе (соответственно улучшаются условия для производства аэрофотосъемки).
   В тоже время конструкция таких беспилотных аппаратов сложна, что сказывается на стоимости ремонта, и ужесточении инструкций по обслуживанию и эксплуатации. В тоже время БПЛА типа летающее крыло отличаются простой конструкцией. К недостаткам можно отнести малую полезную нагрузку и размеры. Это не позволяет аппарату поднимать тот вес, который доступен для БПЛА фюзеляжного типа.

Многовинтовые БПЛА

CAMERA-GIMBAL-PIC4Мультироторы (мультикоптеры) в свою очередь различаются по многим характеристикам. Среди них немаловажный показатель – это число винтов. Бытовало мнение, что аппараты с восемью винтами более стабильны в воздухе, чем четырех и шести винтовые. Алгоритмы полетов, позволили добиться того, что практически все коптеры ведут себя стабильно, даже в случае нарушения работы одного из винтов.

Моторы БПЛА

Львиная доля беспилотников оснащены электрическими двигателями. От параметров двигателя главным образом зависит максимальное время и расстояние полёта. Небольшие беспилотные аппараты, как правило, могут находиться в полёте до 1 часа. Более крупные модели до четырех часов (и преодолевать расстояние в несколько сот километров).
   Также существуют модели БПЛА с бензиновыми двигателями. Такие аппараты, как правило, довольно тяжелые. Время полёта может составлять десять часов. Причем беспилотник может преодолеть расстояние до 1 тыс. км. В качестве топлива используют бензиновую смесь (марки 92 и 95) с добавлением синтетического масла для двухтактных моторов. Бензиновые БПЛА расходуют порядка 500 мл бензина в час (режим горизонтального полёта). В среднем объем бака такого аппарата равен пяти литрам. Такие БПЛА целесообразно использовать для производства аэрофотосъемки больших по площади территорий.

Высота съемки и качество снимков

5a7d26246df7b32e83b891f563ce7d62От высоты полета беспилотника зависит размер пикселя изображений, а также количество снимков. В странах ЕС существуют жесткие ограничения по поводу полетов в воздушном пространстве на высотах до 0,1 – 0,15 км. В тоже время отечественное законодательство не предусматривает ограничений на число полетных заданий. Имея снимок с разрешением 3-4 см/пиксель можно путем дешифрирования получить топоплан М 1:2000

Скорость аппартов

От скорости БПЛА зависит возможность их применения в ветреные дни, и, непосредственно, производительность работ по съемке земной поверхности. Компактные беспилотные самолеты (летающее крыло), имеют крейсерскую скорость порядка 50 – 60 км/ч. Более крупные модели БПЛА – 100 км/ч.
   При скорости ветра 10 м/c и более использование беспилотников ограничено. Ветер в влияет на качество полученных изображений и перекрытия снимков, увеличивая смазы. Также стоит отметить, что спрогнозировать порывы ветра на высоте довольно сложно.

Взлет и посадка БПЛА самолета

Одним из немаловажных параметров БПЛА является способ их взлета и приземления. Главными способами старта являются взлет с помощью специальной катапульты, а также запуск аппарата с рук. Для посадки применяется способ с парашютом. Также существует способ посадки на корпус.
Современные летательные аппараты работают в автоматическом режиме. Осуществление ручного управления используется при взлете или, хотя сейчас все более применяется полуавтоматические режимы.
   В БПЛА есть автопилот. По сути, это мозговой цент беспилотного летательного аппарата. Ранее использовались простые автопилоты, которые главным образом применялись для любительских целей, не удовлетворяя задачам аэрофотосъемки – количество точек было крайне мало. Сегодня, всё больше компаний-производителей БПЛА, занялись созданием собственных автопилотов, которые полностью удовлетворяют требованиям фотограмметрии.

Фотокамеры

Sony-A7R-vs-rx1-vs-leica-m-vs-nikon-d800Львиная доля беспилотников – это небольшие аппараты с низкой грузоподъемностью. Исходя из этого фактора, в роли приборов для аэрофотосъемки, чаще всего, применяют фотокамеры типа «мыльница». Сегодняшние компактные камеры могут иметь разрешение матрицы от 24 мпикс, а также размер матрицы в 35 мм, что удовлетворяет потребностям аэрофотосъемки. На крупные БПЛА монтируется более серьезное оборудование (фулфрейм-фотокамеры зеркального типа от производителей Canon и Nikon). То как работают затворы камеры тоже очень важно. Центральный или электронный затвор на камерах, позволяет успешно применять их для целей аэрофотосъемки.
   Существуют также фотокамеры, которые созданы специально для использования на беспилотниках. Такое профессиональное оборудование стоит не дешево (30 – 50 тыс. Евро). Несомненно, такая камера обеспечивает снимки очень высокого качества. От производительности фотокамеры и её матрицы, также зависит число снимков, и затраты времени на обработку полученных результатов аэрофотосъемки.
Оборудование для спутниковой навигации
   Основными приборами для навигации в беспилотниках, чаще всего, выступают недорогие одночастотные приборы GPS/IMU. Это же оборудование применяется для внешней ориентации фотоснимков. В настоящее время, наметилась тенденция по использованию двухчастотных приёмников. Произведенные ими измерения уравниваются с данными основных GNSS базовых станций. На большинстве беспилотников устанавливают инерциальные системы INS, которые делают возможным ориентирование аэрофотосъемки с нужной точностью.

Обмен данными

Связь с беспилотниками осуществляется через радиоволны. Частоты находятся в диапазоне от 0,443 до 2,4 ГГц. Связь с БПЛА нужна для контроля точности выполнения плана работ, и возможной корректировки аппарата во время полёта. Также возможна передача полученных изображений и картинки с навигационной камеры через радиоканалы на дальних расстояниях.

Условия для работы

Большинство беспилотников могут работать в довольно широком температурном диапазоне (от -30 до +50 градусов по Цельсию). Что позволяет использовать аппараты в различных широтах земного шара. Кроме температуры, важна также скорость ветра. Большинство беспилотных летательных аппаратов могут нормально работать, при скорости ветра от 0 до 15 м/с.

Дополнительный "обвес"

camera-flirК оборудованию, которое может устанавливаться на беспилотник, относятся не только фотокамеры. Также могут устанавливаться такие приборы как: лазерный сканер, видеокамера и тепловизор. Такое оборудование позволяет успешно решать многие задачи, при исследовании и технической диагностики различных наземных объектов.

Сертификация беспилотников в РФ

   В настоящее время, вопрос сертификации беспилотных аппаратов для целей геодезии и картографии не решён. Инструкциями установлено, что обслуживание крупных БПЛА должно осуществлять минимум двумя специалистами (оператор и техник). Небольшие беспилотники могут обслуживаться одним специалистом. На текущий момент, сертификацию проходят сами компании-разработчики. Стоит отметить, что изготовители БПЛА, не рекомендуют применять аппараты (без сертификата), для решения инженерных задач в сфере геодезии и картографии.
   Для решения задач землеустройства, геодезии и картографии, необходимы беспилотные аппараты с параметрами, которые позволяют устанавливать на них специализированные приборы GPS/INS, а также камеры (имеющие крупную матрицу и центральный затвор). Также немаловажно, чтобы алгоритмы автопилота соответствовали съемке с жестко установленными параметрами.
   При мониторинге земель сельскохозяйственного назначения, а также водных и лесных массивов, можно использовать БПЛА меньших размеров, а также устанавливать не профессиональные камеры. В этом случае возникает вопрос производительности, так как такие территории, как правило, довольно велики по площади. В данном случае также очень важно, чтобы БПЛА были максимально устойчивы к различным погодным условиям и подходили в балансе время полета/скорость/дальность.


Материал основан на статье http://gisa.ru/108561.html

Задайте вопрос по телефону

© 2017 ООО "Сервис Гео" 
Инженерно-геодезическая компания 
Получать последние новости 

JoomShaper