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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(wú)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(zhù)科技的發(fā)展及各種**技術(shù)的不斷涌進(jìn)，測繪行業(yè)中，傳統的數字化測圖已呈現出諸多**，而無(wú)人機航空攝影測量發(fā)展越來(lái)越成熟，技術(shù)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縣的一個(gè)山區造林項目，其工作內容是對于造林地塊進(jìn)行邊界確定、地形測量及地上物（高壓電線(xiàn)、水源情況）調查。正趕八月，烈日當空，工作任務(wù)艱巨。此類(lèi)山區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(jìn)行實(shí)地地形測繪，而后浮現出一系列問(wèn)題：
GPS信號遮擋嚴重，存在較多不可到達地塊，工作進(jìn)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(hù)單位的數據為傳統的CAD格式的地形數據，數據不夠直觀(guān)，不能很好呈現關(guān)聯(lián)地物
地勢險峻，測量人員安全無(wú)法得以保障.
經(jīng)協(xié)商，擬采用無(wú)人機航空攝影測量的手段，通過(guò)內業(yè)分別獲取該區域的正射影像圖（DOM）、地形特征線(xiàn)、三維實(shí)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(wú)人機。相對于Phantom系列其他產(chǎn)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(xiàn)規劃等功能，能夠獲取高精度POS數據，在山區無(wú)控的情況下，也能滿(mǎn)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(wú)人機仿地飛行是指無(wú)人機依據航拍測區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(guò)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(xiàn)；
2.保障影像地面分辨率的一致性，增加一次性通過(guò)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(wú)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(wú)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(gè) | |
槳葉 | 4對 | 2對備用 |
Micro SD卡 | 1個(gè) | 64g+ |
遙控器 | 1個(gè) | |
1拖3精靈4快充充電器 | 1個(gè) | |
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(xiàn) | 2根 | 備用 |
第二步：獲取測區的DSM（數字地表模型）或DEM（數字高程模型），有兩種方式：
1.利用無(wú)人機的普通2D航測功能對測區進(jìn)行航拍，通過(guò)專(zhuān)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(huì )更好。缺點(diǎn)是消耗電池，一個(gè)地塊飛兩遍增加工作時(shí)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，執行仿地飛行。此種方法較為簡(jiǎn)便，在飛行的前一天就可以提前準備好，然后進(jìn)行航線(xiàn)規劃，為第二天飛行省下了大量工作。缺點(diǎn)是獲取的DEM與DSM相比，沒(méi)有地上物（樹(shù)、電線(xiàn)、電力塔等）的高程信息，飛行過(guò)程中飛機識別不了高壓線(xiàn)、樹(shù)、電力塔等情況（開(kāi)啟避障模式，遇到障礙物會(huì )自動(dòng)懸停），所以需根據實(shí)地地形作出判斷再設置合適的飛行參數。
航線(xiàn)規劃：
第一步：上述我們采用的是第二種方法獲取測區的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(jìn)行航線(xiàn)規劃，航線(xiàn)規劃時(shí)需根據測區矢量數據手動(dòng)繪制范圍（軟件在仿地飛行時(shí)不能直接導入KML文件生成測區，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(guò)PC端WolfMap軟件進(jìn)一步檢查，該軟件中的在線(xiàn)高德影像為無(wú)偏數據，將矢量范圍數據導入WolfMap，便于我們在遙控器中規劃航線(xiàn)。
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(dòng)外擴）。
第三步：航飛范圍確定好后，隨即進(jìn)行飛機和相機參數設置。
（陰天室外光線(xiàn)不充足情況下，進(jìn)光量不夠，通過(guò)開(kāi)大光圈、降低快門(mén)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(shí)左右，天氣多云，風(fēng)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(diǎn)，保證RTK的正常運行，之后在A(yíng)PP中依次確認設置如下：
遙控器操作手類(lèi)別
航飛高度，返航高度
避障雷達開(kāi)啟
作業(yè)完成后和失聯(lián)后的執行動(dòng)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)境安全后調用規劃好的任務(wù)，開(kāi)始執行航飛任務(wù)，接下來(lái)就是飛機自動(dòng)起飛和返航的過(guò)程了，包括電池電量會(huì )根據飛機當前距起飛點(diǎn)的距離、當前風(fēng)向、風(fēng)速、返航高度自動(dòng)預留返航電量。
飛行過(guò)程中，有以下幾個(gè)小建議：
1)起飛點(diǎn)離測區的起飛點(diǎn)越近越好，有利于節約電量，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(diǎn)，到降落點(diǎn)附近更新返航點(diǎn)，之后等飛機降落。飛機會(huì )自動(dòng)根據返航高度、風(fēng)力、風(fēng)向、飛機據返航點(diǎn)距離自動(dòng)實(shí)時(shí)計算何時(shí)返航，所以返航點(diǎn)選擇越合理，飛機實(shí)際飛行時(shí)間會(huì )越長(cháng)；
3)飛機設置報警的低電量值和飛機返航電量沒(méi)關(guān)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(lái)做優(yōu)化。采用這種一刀切自動(dòng)返航的方式，其實(shí)也不太合適，畢竟面向的基本上都是行業(yè)用戶(hù)，并且飛機有飛行記錄日志，墜機原因也容易分析出來(lái)；
4)飛機遙控器宣稱(chēng)是7公里，可能在大草原上能實(shí)現，在普通的沒(méi)有高樓的郊區，距離2公里的時(shí)候，信號就已經(jīng)衰減的比較厲害。不過(guò)畢竟2公里也已經(jīng)挺遠了。在山區有山區略微遮擋的情況下，距離1公里的情況下，也會(huì )接近*失聯(lián)，在默認設置下飛行還是會(huì )繼續進(jìn)行的，不過(guò)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(kāi)啟避障，一定要開(kāi)啟避障，一定要開(kāi)啟避障。不過(guò)開(kāi)啟避障功能時(shí)會(huì )造成在某些角度正對太陽(yáng)飛行的時(shí)候，頻繁提示前方障礙物，調整云臺，確認沒(méi)有問(wèn)題，繼續航飛即可；
精靈4RTK的一些良好操作習慣：
開(kāi)機時(shí)先開(kāi)遙控器電源、再開(kāi)飛機電源；關(guān)機時(shí)則先關(guān)飛機電源，再關(guān)遙控器電源。避免飛機失控，遙控器處于關(guān)機狀態(tài)；
飛機檢校時(shí)，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(guò)后，狀態(tài)指示燈會(huì )發(fā)生變化，垂直校正通過(guò)后，狀態(tài)指示燈會(huì )恢復正常，垂直校準時(shí)，飛機機頭方向朝下；
不要在飛機開(kāi)機的情況下，插拔SD卡。否則輕則不識別SD卡，造成飛行后無(wú)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(guān)閉設備，取出內存卡，配合讀卡器拷貝出航飛的像片數據，規范整理后提交至內業(yè)組進(jìn)行內業(yè)處理。
技術(shù)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(dòng)飛行）
5 m/s（手動(dòng)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(shí)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(shí)：
垂直：±0.1 m；水平：±0.1 m
未啟用 RTK：
垂直：±0.1 m（視覺(jué)定位正常工作時(shí)）；
±0.5 m（GNSS 定位正常工作時(shí)）
水平：±0.3 m（視覺(jué)定位正常工作時(shí)）；
±1.5 m（GNSS 定位正常工作時(shí)）
圖像位置補償相機中心相對于機載D-RTK天線(xiàn)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(mǎn)足 GB/T 7930-2008 1:500 地形圖航空攝影測量?jì)葮I(yè)規范（簡(jiǎn)稱(chēng)“1：500 規范"）的精度要求
**實(shí)際精度與影像采集的環(huán)境光照、場(chǎng)景紋理、飛行高度及使用的建圖軟件等多方面因素有關(guān)。
地面采樣距離（GSD）(H/36.5) cm/pixel，
H 為飛行器相對于拍攝場(chǎng)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(mǎn)足 1：500 規范要求）
可控轉動(dòng)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(jué)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(wàn)（總像素 2048 萬(wàn)）
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(dòng)對焦（對焦距離 1 m - ∞）
ISO 范圍視頻：100 - 3200（自動(dòng)）
100 - 6400（手動(dòng)）；
照片：100 - 3200（自動(dòng)），
100 - 12800（手動(dòng)）
機械快門(mén)8 - 1/2000 s
電子快門(mén)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(huà)幅5640×3710
有效畫(huà)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(lèi)型寫(xiě)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(lèi)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(lèi)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）；
GPS+GLONASS+Galileo（其他地區）
多頻多系統高精度 RTK GNSS使用頻點(diǎn)：
GPS：L1/L2；
GLONASS：L1/L2；
BeiDou：B1/B2；
Galileo：E1/E5
**定位時(shí)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(dòng) 1 km 誤差增加 1 mm
云臺
穩定系統3-軸（俯仰、橫滾、偏航）
可控轉動(dòng)范圍俯仰：-90°至 +30°
最大控制轉速俯仰：90°/s
角度抖動(dòng)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(zhì)，且反射率 > 8%（如墻面，樹(shù)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(wú)干擾、無(wú)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)
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(wú)干擾、無(wú)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(dòng)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
