[發明專利]一種無人機航攝作業規劃方法

有效

• 申請號: 201810068569.X
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108387219B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉夯;郭有威;任斌;王陳;陳鵬
• 申請（專利權）人: 成都縱橫自動化技術股份有限公司
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C21/20;G01C21/22
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

本發明公開了一種無人機航攝作業規劃方法，該方法在真實重疊率約束下，對航線和曝光點位置進行迭代調整，獲得更加優化可靠的曝光點，根據曝光點生成飛行計劃，通信發送給無人機的飛控系統，飛控系統接收到飛行計劃后，根據計劃中的曝光點位置，執行航攝任務。本發明通過在真實重疊率的約束下，考慮地形起伏，并顧及DEM，設計了一種可收斂的迭代調整算法及DEM高程查詢技術，能夠實現航線和曝光點位置的自適應、優化調整，保障了航攝規劃更加符合預期，提高了航測質量和航攝作業效率。

技術領域

本發明涉及低空數字攝影測量領域，具體涉及一種無人機航攝作業規劃方法。

背景技術

無人機航攝作為現代遙感測繪技術的重要手段，以其機動靈活、可快速部署的優勢在測繪工作中發揮著越來越重要的作用，而航攝規劃設計是航攝工作中的一項重要內容，其精度高低、自動化程度和設計速度將直接影響航空攝影的質量和效益；航攝任務規劃的主要工作要求完成航攝的分區、航線的優化調整，曝光點的敷設，并將設計結果以一定的格式發送給無人機的飛控系統，由無人機完成航攝任務。顯然，航攝的分區、航線的優化調整、曝光點的敷設等設計結果的質量直接影響最終航攝結果的質量高低，然而，已有的無人機航攝技術存在航線規劃粗放，缺乏合理統籌和合理規劃等不足。

發明內容

為了解決現有技術規劃粗放、缺乏合理性等技術問題，本發明提出了一種無人機航攝作業規劃方法，該方法在真實重疊率約束下、并顧及DEM進行優化，進行航攝航線優化調整和航攝曝光點確定，實現精確化、自動化、自適應的航攝任務規劃。

本發明通過下述技術方案實現：

一種無人機航攝作業規劃方法，包括以下步驟：

S1，用戶通過無人機地面站軟件規劃或導入多邊形測區；

S2，地面站根據測區范圍檢查本地DEM數據是否完整，如果本地DEM數據缺失，則從指定的數據服務上下載所需的DEM數據，然后執行步驟S3；如果DEM數據完整則繼續執行步驟S3；

S3，按測區范圍剪裁DEM，并統計出測區的平均高程作為初始的航攝基準面高程；

S4，地面站基于設置的航攝任務參數，計算出預設參數；

S5，地面站基于已知的參數和測區數據，根據航帶要覆蓋到測區進入端邊界來確定首條航線，循環預設并迭代調整下一條航線的位置，直到最后一條航帶覆蓋到測區另一端的邊界后退出循環，獲得所有調整好的航線；然后遍歷每條航線：根據像片投影覆蓋到當前航線的起點確定首個曝光點的位置，然后循環預設并迭代調整下一個曝光點，直至最后一個曝光點對應的像片投影覆蓋到當前航線的終點后退出循環，遍歷完所有航線后，得到所有曝光點；

S6，地面站根據曝光點生成飛行計劃，通信發送給無人機飛控系統，飛控系統接收到飛行計劃，根據計劃中的曝光點位置，執行航攝任務。

步驟S2中的本地DEM數據缺失是指本地DEM數據不能完全包含當前測區。

步驟S4具體為：用戶根據航攝任務，設置航攝任務參數，其包括相機參數、地面分辨率、預期重疊率、航線方向，根據上述航攝任務參數地面站計算出預設參數，其包括相對于初始基準面的航高、航線間距、攝影基線長。

步驟S5具體包括以下步驟：

(1)判斷多邊形測區的凹凸性，如果是凹多邊形則計算其凸包，來替代原多邊形測區作為輸入值；

(2)從垂直航線角度的方向進入測區，由測區進入端最大高程值、相機參數和對地航高，根據中心投影幾何計算首條航線到測區邊界的距離，據此確定首條航線的起終點；

(3)預設第二航線時根據預期旁向重疊率反算的航線間距來設置，而預設其他航線時根據已經調整好的前兩條航線的間距來設置；