大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解

• 時   間：2022-06-08
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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人機，結(jié)合厘米級導(dǎo)航定位系統(tǒng)和高性能成像系統(tǒng)，提升了航測效率與精度，降低了作業(yè)難度和成本。

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大疆精靈P4RTK SE仿地飛行使用流程詳解

隨著科技的發(fā)展及各種**技術(shù)的不斷涌進，測繪行業(yè)中，傳統(tǒng)的數(shù)字化測圖已呈現(xiàn)出諸多**，而無人機航空攝影測量發(fā)展越來越成熟，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(yīng)用。

前不久我們接觸了某區(qū)縣的一個山區(qū)造林項目，其工作內(nèi)容是對于造林地塊進行邊界確定、地形測量及地上物（高壓電線、水源情況）調(diào)查。正趕八月，烈日當空，工作任務(wù)艱巨。此類山區(qū)勘察工作我們接觸不多，便一如既往的選擇傳統(tǒng)人工勘察方式，即測量人員攜RTK進行實地地形測繪，而后浮現(xiàn)出一系列問題：

GPS信號遮擋嚴重，存在較多不可到達地塊，工作進度緩慢，而且外業(yè)采集的數(shù)據(jù)不理想，對地塊還原度較低

提交給設(shè)計方和客戶單位的數(shù)據(jù)為傳統(tǒng)的CAD格式的地形數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不夠直觀，不能很好呈現(xiàn)關(guān)聯(lián)地物

地勢險峻，測量人員安全無法得以保障.

經(jīng)協(xié)商，擬采用無人機航空攝影測量的手段，通過內(nèi)業(yè)分別獲取該區(qū)域的正射影像圖（DOM）、地形特征線、三維實景模型。

案例:1

Phantom 4 RTK是為高精度建圖與精準飛行設(shè)計的行業(yè)級無人機。相對于Phantom系列其他產(chǎn)品，主要增加了高精度RTK定位導(dǎo)航系統(tǒng)，相機微秒級同步，app航線規(guī)劃等功能，能夠獲取高精度POS數(shù)據(jù)，在山區(qū)無控的情況下，也能滿足大比例尺（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？

無人機仿地飛行是指無人機依據(jù)航拍測區(qū)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，通過設(shè)置與已有三維地形數(shù)據(jù)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(jù)地形高低起伏自主調(diào)整飛行高度，減少設(shè)置分層航線；

2.保障影像地面分辨率的一致性，增加一次性通過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。

無人機航飛內(nèi)外業(yè)流程

前期準備：

第一步：外出作業(yè)前，先確認精靈4RTK無人機的設(shè)備齊全，按照表單依次核對，基礎(chǔ)設(shè)備如下：

第二步：獲取測區(qū)的DSM（數(shù)字地表模型）或DEM（數(shù)字高程模型），有兩種方式：

1.利用無人機的普通2D航測功能對測區(qū)進行航拍，通過專業(yè)處理軟件M3D對航拍數(shù)據(jù)處理快速生成tif格式的DSM，導(dǎo)入大疆GSRAPP軟件中執(zhí)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更好。缺點是消耗電池，一個地塊飛兩遍增加工作時間。

2.在LocalSpace Viewr軟件中下載已有的DEM數(shù)據(jù)，目前該軟件提供的ALOSDEM數(shù)據(jù)最大分辨率為12.5m，導(dǎo)入大疆GSRAPP軟件中，執(zhí)行仿地飛行。此種方法較為簡便，在飛行的前一天就可以提前準備好，然后進行航線規(guī)劃，為第二天飛行省下了大量工作。缺點是獲取的DEM與DSM相比，沒有地上物（樹、電線、電力塔等）的高程信息，飛行過程中飛機識別不了高壓線、樹、電力塔等情況（開啟避障模式，遇到障礙物會自動懸停），所以需根據(jù)實地地形作出判斷再設(shè)置合適的飛行參數(shù)。

航線規(guī)劃：

第一步：上述我們采用的是第二種方法獲取測區(qū)的DEM，獲取的DEM數(shù)據(jù)文件夾（注意是文件夾）導(dǎo)入到遙控器的DJI文件夾中。然后在遙控器上進行航線規(guī)劃，航線規(guī)劃時需根據(jù)測區(qū)矢量數(shù)據(jù)手動繪制范圍（軟件在仿地飛行時不能直接導(dǎo)入KML文件生成測區(qū)，也是Phantom 4 RTK美中不足之處）。

注意：遙控器內(nèi)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PC端WolfMap軟件進一步檢查，該軟件中的在線高德影像為無偏數(shù)據(jù)，將矢量范圍數(shù)據(jù)導(dǎo)入WolfMap，便于我們在遙控器中規(guī)劃航線。

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(yīng)盡量外擴原圖斑范圍20m左右，也可以選擇自動外擴）。

第三步：航飛范圍確定好后，隨即進行飛機和相機參數(shù)設(shè)置。

（陰天室外光線不充足情況下，進光量不夠，通過開大光圈、降低快門速度或者提高ISO等方式調(diào)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(xiàn)狀雜草灌木居多，地形復(fù)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時左右，天氣多云，風力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，保證RTK的正常運行，之后在APP中依次確認設(shè)置如下：

• 遙控器操作手類別

• 航飛高度，返航高度

• 避障雷達開啟

• 作業(yè)完成后和失聯(lián)后的執(zhí)行動作

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(diào)用規(guī)劃好的任務(wù)，開始執(zhí)行航飛任務(wù)，接下來就是飛機自動起飛和返航的過程了，包括電池電量會根據(jù)飛機當前距起飛點的距離、當前風向、風速、返航高度自動預(yù)留返航電量。

飛行過程中，有以下幾個小建議：

1)起飛點離測區(qū)的起飛點越近越好，有利于節(jié)約電量，能多飛一些，積少成多，但是也要根據(jù)交通情況合理選擇；

2)飛機起飛后，可大致計算降落點，到降落點附近更新返航點，之后等飛機降落。飛機會自動根據(jù)返航高度、風力、風向、飛機據(jù)返航點距離自動實時計算何時返航，所以返航點選擇越合理，飛機實際飛行時間會越長；

3)飛機設(shè)置報警的低電量值和飛機返航電量沒關(guān)系，飛機返航電量不可設(shè)置。希望大疆可以對這里做一些優(yōu)化，可參考GS Pro的返航策略來做優(yōu)化。采用這種一刀切自動返航的方式，其實也不太合適，畢竟面向的基本上都是行業(yè)用戶，并且飛機有飛行記錄日志，墜機原因也容易分析出來；

4)飛機遙控器宣稱是7公里，可能在大草原上能實現(xiàn)，在普通的沒有高樓的郊區(qū)，距離2公里的時候，信號就已經(jīng)衰減的比較厲害。不過畢竟2公里也已經(jīng)挺遠了。在山區(qū)有山區(qū)略微遮擋的情況下，距離1公里的情況下，也會接近*失聯(lián)，在默認設(shè)置下飛行還是會繼續(xù)進行的，不過總歸是有些擔心。在某寶上面，也有相應(yīng)的信號增強器，可以做一些嘗試；

5)一定要開啟避障，一定要開啟避障，一定要開啟避障。不過開啟避障功能時會造成在某些角度正對太陽飛行的時候，頻繁提示前方障礙物，調(diào)整云臺，確認沒有問題，繼續(xù)航飛即可；

精靈4RTK的一些良好操作習(xí)慣：

1. 開機時先開遙控器電源、再開飛機電源；關(guān)機時則先關(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)；

2. 飛機檢校時，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(zhuǎn)校正通過后，狀態(tài)指示燈會發(fā)生變化，垂直校正通過后，狀態(tài)指示燈會恢復(fù)正常，垂直校準時，飛機機頭方向朝下；

3. 不要在飛機開機的情況下，插拔SD卡。否則輕則不識別SD卡，造成飛行后無照片的情況，重則SD卡燒毀，飛機插卡器部分燒毀。

飛行完成后，關(guān)閉設(shè)備，取出內(nèi)存卡，配合讀卡器拷貝出航飛的像片數(shù)據(jù)，規(guī)范整理后提交至內(nèi)業(yè)組進行內(nèi)業(yè)處理。

技術(shù)參數(shù)

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（自動飛行）

5 m/s（手動操控）

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(zhuǎn)角速度150°/s（姿態(tài)模式）

飛行時間約 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：

垂直：±0.1 m；水平：±0.1 m

未啟用 RTK：

垂直：±0.1 m（視覺定位正常工作時）；

±0.5 m（GNSS 定位正常工作時）

水平：±0.3 m（視覺定位正常工作時）；

±1.5 m（GNSS 定位正常工作時）

圖像位置補償相機中心相對于機載D-RTK天線相位中心的位置，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 **滿足 GB/T 7930-2008 1:500 地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范（簡稱“1：500 規(guī)范"）的精度要求

**實際精度與影像采集的環(huán)境光照、場景紋理、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，滿足 1：500 規(guī)范要求）

可控轉(zhuǎn)動范圍俯仰：-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(nèi)日光燈正常照射環(huán)境）

視覺系統(tǒng)

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(nèi)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（總像素 2048 萬）

鏡頭FOV 84°；8.8 mm / 24 mm（35 mm 格式等效）；

光圈 f/2.8 - f/11；帶自動對焦（對焦距離 1 m - ∞）

ISO 范圍視頻：100 - 3200（自動）

100 - 6400（手動）；

照片：100 - 3200（自動），

100 - 12800（手動）

機械快門8 - 1/2000 s

電子快門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(shè)計總畫幅5640×3710

有效畫幅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(tǒng)FAT32（≤ 32 GB）；

exFAT（> 32 GB）

支持存儲卡類型寫入速度≥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(qū)）；

GPS+GLONASS+Galileo（其他地區(qū)）

多頻多系統(tǒng)高精度 RTK GNSS使用頻點：

GPS：L1/L2；

GLONASS：L1/L2；

BeiDou：B1/B2；

Galileo：E1/E5

**定位時間：< 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 1 km 誤差增加 1 mm

云臺

穩(wěn)定系統(tǒng)3-軸（俯仰、橫滾、偏航）

可控轉(zhuǎn)動范圍俯仰：-90°至 +30°

最大控制轉(zhuǎn)速俯仰：90°/s

角度抖動量±0.02°

紅外感知系統(tǒng)

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（無干擾、無遮擋）

功率16 W（典型值）

顯示設(shè)備5.5 英寸屏幕，分辨率 1920×1080，亮度 1000 cd/m2，Android系統(tǒng)

內(nèi)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(qū)) 

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

  (無干擾、無遮擋) 

內(nèi)置電池6000 mAh 2S 鋰充電電池

工作電流/電壓1.2 A @ 7.4 V 

移動設(shè)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