UAV-381-PPK——给你不一样的航测无人机

2018 年 2 月 8 日 无人机 朱明明


2月7日消息,据国外媒体报道,太空探索公司旗下的猎鹰重型火箭在位于佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心成功发射,这也标志着世界上推力最强劲的商业火箭成功完成首飞,而首席执行官伊隆 · 马斯克(Elon Musk)也实现了将其特斯拉电动跑车(Tesla Roadsters)带入太空的梦想。


一位名人曾说过:梦想还是要求的,万一实现了呢?


技术革新推动行业变革,无人机行业在短短十几年的发展时间里,从最初的航模到到现在的行业测绘无人机,再到农业植保无人机,应用范围在逐渐扩大,同时也给各个行业带了了高效率和高品质。


随着纵横、飞马、腾云智航等一系列高品质无人机产品的问世,也让我们了解到了差分系统在无人机领域的推广使用,同时也让航测作业人员在感受到了技术带给大家的高效。




传统无人机航测作业必须要外业飞行结束以后,为了在后期成图能够达到测绘的精度要求,还需要在飞行区域布置繁密的像控点,这给外业作业人员带了极大的工作量和危险性。随着后人机后差分技术的推广使用,极大的减少了无人机航测外业布像控的工作量,使得一线外业人员真切的感受到了技术革新给他们带来的变化。


注:原理图

无人机后差分,也称为动态后处理技术,即PPK(post processed kinematic)技术,是利用载波相位进行事后差分的GPS定位技术,其系统也是由基准站和流动站组成。与RTK实时载波相位差分定位技术既有共同点也有不同点,可以作为RTK技术的补充,其主要作业过程包括外业观测数据和内业数据处理。


PPK的工作原理:利用进行同步观测的一台基准站接收机和至少一台流动接收机对卫星的载波相位观测量;事后在计算机中利用GPS处理软件进行线性组合,形成虚拟的载波相位观测量值,确定接收机之间厘米级的相对位置;然后进行坐标转换得到流动站在地方坐标系中的坐标。



UAV-381-PPK航测无人机高精度后差分系统是专门为无人机航测领域开发的系统解决方案,其核心技术是基于比逊电子自主知识产权的多模多频卫星导航产品和高精度事后处理软件系统。由机载子系统、基站子系统和事后处理子系统组成的软硬件系统。  


注:工作原理图

无人机通过机载高精度定位模块(移动站)接收导航卫星信号,实时保存原始数据到存储板卡中。通过相机引出的eventmark触发信号连接到存储板,每次触发,相机将拍摄一张照片、存储板卡记录一次当时的时间信息。


注:UAV-PPK软件解算后界面

使用中海达自研的“UAV-PPK”软件,只需要导入基准站采集的静态数据和机载端记录的原始数据,即可解算出拍照时刻的高精度位置信息


航测无人机加载上UAV-381-PPK后差分系统,给你不一样的航测无人机。带给你技术的革新,效率的提高,质量的提升。


产品特色


  • 尺寸:76.0mmx51.5mmx30mm

  • 主机重量:77g  螺旋天线重量:19g

  • 特有的typeC接口复用技术,减少接口数量,使整机外形简洁美观。

  • 双面LED指示灯设计,减少安装限制,保证平装侧装都能清晰获取工作状态指示。

  • 低功耗,整机功耗只有2W,最大限度提高电池续航时间。

  • 超宽电压输入,电源电压支持DC6-30V电压输入。

  • 接收机和天线采用小型化轻量化设计,最大限度降低飞机重量。

  • 采用SD卡作为存储介质,方便取出,也可通过USB接口直接访问SD卡读取数据。

  • 相机快门曝光同步记录技术,可以精确记录相机曝光时刻精确的时间及位置信息。

  • 可观测全星座GNSS卫星信号,提高数据质量。

  • 三星联合解算,数据质量更好,精度更高。

  • 地面像控点可减少80%以上。


软件特色


1)采用全新自主开发双频后处理PPK引擎,通过前后向滤波,全面提高整体解算固定率、精度及可靠性;


2)更加精细化的数据预处理策略,针对无人机飞行过程中动态性强的特点,采用精细化粗差周跳处理及随机模型策略,保证飞行过程中解算结果的连续稳定;


3)配置参数智能化,用户无需进行解算配置,直接点击解算,即可得到理想结果。


4)截取拍照点前后一段时间数据进行解算,提高解算效率,并对解算过程进行实时显示,提供解算状态及剩余时间灯信息,方便用户实时监控解算进度;


5)增加拍照点显示及最终结果报告,可让用户在解算后更为直观的了解解算效果,并进行更为细致的结果评定。



案例一


固定翼1:500免像控


飞行地点:天津宝坻


飞机型号:iFLY U5R 


飞行高度:287m架构航线高度327m 


影像分辨率:4.2cm


相机型号:SonyA7r


数据情况:


测区覆盖面积8平方公里、像片数量1805张、相重叠80%、旁相重叠65%、测区内布设12个检查点(其中有一个点由于区域影像拉花未使用),通过天津CORS采集西安80坐标、采用后差分PPK方式记录高精度POS数据。


有架构航线图


检查点分布图


数据处理方法:


1、架构航线参与解算


利用UAV-PPK软件解算地面基站与机载PPK模块数据得到高精度POS,在零像控基础上基于该高精度POS进行空三解算,得到10cm分辨率影像图,在该影像图上检查GPS测点精度,如下图所示:



检查点精度X方向8.6cm,Y方向11.7cm,Z方向12.9cm。


从表中可以看出,平面及高程误差均能满足1:500地形图测绘要求。


案例二


倾斜旋翼1:500免像控


不同影像分辨率数据分别对应不同测试目的,其中重点测试了1.5cm和3cm分辨率影像数据。1.5cm分辨率的影像主要测试模型精度是否能满足地籍测量精度要求(平面位置中误差5cm);3cm分辨率的影像主要测试在免像控的情况下,模型精度是否能满足1:500地形图测绘的精度要求;5cm分辨率影像主要测试普通建模质量情况。


10月30日—11月5日,我们利用DP-Smart分别对三种不同分辨率的影像进行了空三解算、自动化建模,并对模型进行了精度检测,具体测试情况如下:


1.5cm分辨率影像


1.5cm分辨率影像测试方案是:在测试范围内,间隔100米左右布设一个像控点,空三解算后进行自动化建模。在模型上量测检查点坐标信息,通过检查点的中误差,判断模型精度是否能满足地籍测量精度要求(平面位置中误差5cm)。


本次测试范围有效面积约0.1km²,共布设控制点12个,使用检查点36个,测试区域范围(红色范围线)及像控点分布如下:



利用DP-Smart进行空三解算及自动化建模后,在模型上量测检查点坐标信息,对比精度如下:


NAME

实测

mesh量测

平面误差

X

Y

X1

Y1

KZ-14

538667.578

3370739.374

538667.59

3370739.365

0.015

KZ-15

538667.997

3370740.549

538668.031

3370740.536

0.036

KZ-17

538668.423

3370740.44

538668.439

3370740.458

0.024

KZ-28

538673.221

3370743.258

538673.229

3370743.246

0.014

KZ-30

538673.248

3370743.724

538673.236

3370743.71

0.018

KZ-32

538678.154

3370747.815

538678.161

3370747.844

0.03

KZ-38

538682.72

3370751.053

538682.71

3370751.031

0.024

KZ-39

538700.119

3370723.654

538700.128

3370723.667

0.016

KZ-40

538699.359

3370724.915

538699.389

3370724.916

0.03

KZ-41

538699.363

3370724.914

538699.382

3370724.912

0.019

KZ-42

538700.13

3370723.648

538700.122

3370723.676

0.029

KZ-43

538699.362

3370724.914

538699.382

3370724.913

0.02

KZ-44

538699.361

3370724.915

538699.398

3370724.912

0.037

KZ-45

538700.125

3370723.655

538700.132

3370723.672

0.018

KZ-46

538700.131

3370723.648

538700.138

3370723.673

0.026

KZ-47

538700.129

3370723.65

538700.125

3370723.669

0.019

KZ-48

538697.849

3370727.431

538697.88

3370727.42

0.033

KZ-49

538697.849

3370727.431

538697.872

3370727.416

0.027

KZ-53

538697.849

3370727.433

538697.876

3370727.434

0.027

KZ-58

538700.135

3370723.65

538700.135

3370723.673

0.023

KZ-59

538700.14

3370723.645

538700.134

3370723.651

0.008

KZ-61

538701.425

3370721.492

538701.451

3370721.526

0.043

KZ-62

538695.039

3370732.128

538695.055

3370732.132

0.016

KZ-72

538695.775

3370730.889

538695.789

3370730.897

0.016

KZ-81

538694.179

3370730.345

538694.218

3370730.35

0.039

KZ-87

538692.04

3370733.932

538692.064

3370733.949

0.029

KZ-118

538689.634

3370740.133

538689.667

3370740.129

0.033

KZ-130

538693.499

3370734.708

538693.49

3370734.74

0.033

KZ-142

538690.149

3370740.264

538690.173

3370740.273

0.026

KZ-181

538696.07

3370743.683

538696.034

3370743.705

0.042

KZ-182

538696.497

3370744.084

538696.492

3370744.118

0.034

KZ-212

538705.389

3370748.168

538705.394

3370748.193

0.025

KZ-213

538708.266

3370749.903

538708.266

3370749.921

0.018

KZ-222

538731.537

3370765.141

538731.5665

3370765.164

0.037

KZ-229

538725.685

3370760.589

538725.664

3370760.568

0.03

KZ-230

538725.682

3370760.595

538725.66

3370760.62

0.033

平面中误差

0.028

通过选取36个检查点对模型进行精度检测,平面中误差为0.028米,满足地籍测量精度要求(中误差5cm)。


3cm分辨率影像


3cm分辨率影像测试方案是:直接利用原始POS数据(XYZ)进行空三解算及自动化建模(不添加任何控制点),在模型上量测检查点坐标对比进行精度分析,通过检查点的精度情况,判断模型数据是否能满足1:500测图精度要求(平面中误差小于0.3米,高程中误差小于0.17米)。


本次测试区域有效面积约0.1km²(红色范围线),原始影像945张、原始POS(有XYZ、无OPK)、检查点24个。测区范围如下:


利用DP-Smart进行空三解算及自动化建模后,在模型上量测检查点精度如下:


NAME

实测

mesh量测

平面 误差

高程 误差

X

Y

Z

X2

Y2

Z2

KZD

538667.702

3370746.104

11.741

538667.769

3370746.195

11.807

0.113

0.066

KZD1

538680.169

3370754.92

11.419

538680.233

3370754.846

11.463

0.098

0.044

KZD2

538719.14

3370782.569

11.495

538719.218

3370782.709

11.618

0.16

0.123

KZD3

538736.603

3370795.18

11.964

538736.596

3370795.072

12.053

0.108

0.089

KZD4

538759.107

3370818.667

11.826

538759.098

3370818.589

11.9

0.079

0.074

KZD5

538768.429

3370825.33

11.663

538768.425

3370825.248

11.729

0.082

0.066

KZD6

538786.265

3370830.441

11.378

538786.31

3370830.391

11.453

0.067

0.075

KZD7

538799.59

3370835.02

11.144

538799.624

3370834.97

11.204

0.061

0.06

KZD8

538873.132

3370849.975

13.288

538873.352

3370849.896

13.254

0.234

-0.035

KZD9

538892.011

3370847.647

10.698

538892.018

3370847.545

10.722

0.102

0.024

KZD10

538919.217

3370756.093

13.387

538919.327

3370756.064

13.32

0.114

-0.067

KZD16

538796.222

3370495.816

9.575

538796.237

3370495.726

9.599

0.091

0.024

KZD17

538764.139

3370544.698

10.166

538764.239

3370544.605

10.118

0.137

-0.048

KZD18

538726.175

3370637.679

11.167

538726.211

3370637.619

11.212

0.07

0.045

KZD19

538744.7

3370651.186

11.151

538744.742

3370651.113

11.212

0.085

0.062

KZD20

538790.176

3370677.157

11.147

538790.199

3370677.047

11.178

0.113

0.032

KZD23

538844.449

3370591.266

11.284

538844.458

3370591.096

11.382

0.17

0.097

KZD24

538877.122

3370596.235

11.735

538877.165

3370596.143

11.794

0.101

0.059

KZD25

538933.012

3370624.788

11.762

538932.978

3370624.622

11.81

0.169

0.049

KZD28

538826.499

3370825.955

12.559

538826.462

3370825.829

12.453

0.131

-0.106

KZD29

538755.43

3370743.042

11.312

538755.507

3370742.925

11.371

0.141

0.059

中误差

0.123

0.067

从表中可以看出,平面及高程误差均能满足1:500地形图测绘要求。


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复合翼无人机成为趋势,多种设计构型大PK

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