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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(cè)無(wú)人機(jī)，結(jié)合厘米級(jí)導(dǎo)航定位系統(tǒng)和高性能成像系統(tǒng)，提升了航測(cè)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
隨著科技的發(fā)展及各種**技術(shù)的不斷涌進(jìn)，測(cè)繪行業(yè)中，傳統(tǒng)的數(shù)字化測(cè)圖已呈現(xiàn)出諸多**，而無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)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(yīng)用。
前不久我們接觸了某區(qū)縣的一個(gè)山區(qū)造林項(xiàng)目，其工作內(nèi)容是對(duì)于造林地塊進(jìn)行邊界確定、地形測(cè)量及地上物（高壓電線、水源情況）調(diào)查。正趕八月，烈日當(dāng)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(cè)量人員攜RTK進(jìn)行實(shí)地地形測(cè)繪，而后浮現(xiàn)出一系列問(wèn)題：
GPS信號(hào)遮擋嚴(yán)重，存在較多不可到達(dá)地塊，工作進(jìn)度緩慢，而且外業(yè)采集的數(shù)據(jù)不理想，對(duì)地塊還原度較低
提交給設(shè)計(jì)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(shì)險(xiǎn)峻，測(cè)量人員安全無(wú)法得以保障.
經(jīng)協(xié)商，擬采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的手段，通過(guò)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(shí)景模型。
案例:1
Phantom 4 RTK是為高精度建圖與精準(zhǔn)飛行設(shè)計(jì)的行業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)。相對(duì)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(jī)微秒級(jí)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(wú)控的情況下，也能滿足大比例尺（1：500）地形圖測(cè)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(jī)仿地飛行是指無(wú)人機(jī)依據(jù)航拍測(cè)區(qū)的地面起伏而始終保持在恒定的相對(duì)高度上飛行，在航測(cè)作業(yè)中，通過(guò)設(shè)置與已有三維地形數(shù)據(jù)的固定高度，使飛機(jī)與地面目標(biāo)的高度保持不變。
仿地飛行有哪些優(yōu)勢(shì)？
1.能精準(zhǔn)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(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(jī)航飛內(nèi)外業(yè)流程
前期準(zhǔn)備：
第一步：外出作業(yè)前，先確認(rèn)精靈4RTK無(wú)人機(jī)的設(shè)備齊全，按照表單依次核對(duì)，基礎(chǔ)設(shè)備如下：
設(shè)備 | 數(shù)量 | 備注 |
飛機(jī) | 1個(gè) | |
槳葉 | 4對(duì) | 2對(duì)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(jī)自帶充電器 | 1套 | |
飛機(jī)電池 | 若干 | |
遙控器電池 | 2塊 | |
數(shù)據(jù)線 | 2根 | 備用 |
第二步：獲取測(cè)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(wú)人機(jī)的普通2D航測(cè)功能對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行航拍，通過(guò)專業(yè)處理軟件M3D對(duì)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(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(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(jiǎn)便，在飛行的前一天就可以提前準(zhǔn)備好，然后進(jìn)行航線規(guī)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、電力塔等）的高程信息，飛行過(guò)程中飛機(jī)識(shí)別不了高壓線、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(jù)實(shí)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(cè)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(jìn)行航線規(guī)劃，航線規(guī)劃時(shí)需根據(jù)測(cè)區(qū)矢量數(shù)據(jù)手動(dòng)繪制范圍（軟件在仿地飛行時(shí)不能直接導(dǎo)入KML文件生成測(cè)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(duì)影像底圖不便，在準(zhǔn)備階段可通過(guò)PC端WolfMap軟件進(jìn)一步檢查，該軟件中的在線高德影像為無(wú)偏數(shù)據(jù)，將矢量范圍數(shù)據(jù)導(dǎo)入WolfMap，便于我們?cè)谶b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(kuò)原圖斑范圍20m左右，也可以選擇自動(dòng)外擴(kuò)）。
第三步：航飛范圍確定好后，隨即進(jìn)行飛機(jī)和相機(jī)參數(shù)設(shè)置。
（陰天室外光線不充足情況下，進(jìn)光量不夠，通過(guò)開(kāi)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(cè)量方式工作量巨大 。
作業(yè)當(dāng)天上午10時(shí)左右，天氣多云，風(fēng)力3級(jí)，天氣條件良好，作業(yè)人員2名。先校準(zhǔn)指南針，連接熱點(diǎn)，保證RTK的正常運(yùn)行，之后在APP中依次確認(rèn)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(dá)開(kāi)啟
作業(yè)完成后和失聯(lián)后的執(zhí)行動(dòng)作
待RTK連接成功后，將飛機(jī)置于空曠平坦的地面上，確認(rèn)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(kāi)始執(zhí)行航飛任務(wù)，接下來(lái)就是飛機(jī)自動(dòng)起飛和返航的過(guò)程了，包括電池電量會(huì)根據(jù)飛機(jī)當(dāng)前距起飛點(diǎn)的距離、當(dāng)前風(fēng)向、風(fēng)速、返航高度自動(dòng)預(yù)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(cè)區(qū)的起飛點(diǎn)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(jī)起飛后，可大致計(jì)算降落點(diǎn)，到降落點(diǎn)附近更新返航點(diǎn)，之后等飛機(jī)降落。飛機(jī)會(huì)自動(dòng)根據(jù)返航高度、風(fēng)力、風(fēng)向、飛機(jī)據(jù)返航點(diǎn)距離自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算何時(shí)返航，所以返航點(diǎn)選擇越合理，飛機(jī)實(shí)際飛行時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)；
3)飛機(jī)設(shè)置報(bào)警的低電量值和飛機(jī)返航電量沒(méi)關(guān)系，飛機(jī)返航電量不可設(shè)置。希望大疆可以對(duì)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，并且飛機(jī)有飛行記錄日志，墜機(jī)原因也容易分析出來(lái)；
4)飛機(jī)遙控器宣稱是7公里，可能在大草原上能實(shí)現(xiàn)，在普通的沒(méi)有高樓的郊區(qū)，距離2公里的時(shí)候，信號(hào)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(yuǎn)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(huì)接近*失聯(lián)，在默認(rèn)設(shè)置下飛行還是會(huì)繼續(xù)進(jìn)行的，不過(guò)總歸是有些擔(dān)心。在某寶上面，也有相應(yīng)的信號(hào)增強(qiáng)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(duì)太陽(yáng)飛行的時(shí)候，頻繁提示前方障礙物，調(diào)整云臺(tái)，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題，繼續(xù)航飛即可；
精靈4RTK的一些良好操作習(xí)慣：
開(kāi)機(jī)時(shí)先開(kāi)遙控器電源、再開(kāi)飛機(jī)電源；關(guān)機(jī)時(shí)則先關(guān)飛機(jī)電源，再關(guān)遙控器電源。避免飛機(jī)失控，遙控器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；
飛機(jī)檢校時(shí)，原則上遙控器和飛機(jī)不要靠太近，遙控器可放置在地面，水平旋轉(zhuǎn)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(fù)正常，垂直校準(zhǔn)時(shí)，飛機(jī)機(jī)頭方向朝下；
不要在飛機(jī)開(kāi)機(jī)的情況下，插拔SD卡。否則輕則不識(shí)別SD卡，造成飛行后無(wú)照片的情況，重則SD卡燒毀，飛機(jī)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(jìn)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(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(zhuǎn)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(guó)）
5.725 GHz 至 5.850 GHz（中國(guó)，美國(guó)）
等效全向輻射功率（EIRP）2.4 GHz
CE（歐洲） / MIC（日本） / KCC（韓國(guó)）：< 20 dBm
5.8 GHz
SRRC（中國(guó)） / NCC（中國(guó)臺(tái)灣） / FCC（美國(guó)）：< 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(bǔ)償相機(jī)中心相對(duì)于機(jī)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(biāo)已補(bǔ)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(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范（簡(jiǎn)稱“1：500 規(guī)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(duì)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，滿足 1：500 規(guī)范要求）
可控轉(zhuǎn)動(dòng)范圍俯仰：-90°至 +30°
速度測(cè)量范圍飛行速度 ≤ 14 m/s（高度 2 米，光照充足）
高度測(cè)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(jué)系統(tǒng)
速度測(cè)量范圍飛行速度 ≤ 50 km/h（高度 2 米，光照充足）
高度測(cè)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(cè)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(jī)
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(duì)焦（對(duì)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(jī)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(jì)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(tǒng)FAT32（≤ 32 GB）；
exFAT（> 32 GB）
支持存儲(chǔ)卡類型寫(xiě)入速度≥15 MB/s，傳輸速度為 Class 10 及以上或達(dá)到 UHS-1 評(píng)級(jí)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(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(tái)
穩(wěn)定系統(tǒng)3-軸（俯仰、橫滾、偏航）
可控轉(zhuǎn)動(dòng)范圍俯仰：-90°至 +30°
最大控制轉(zhuǎn)速俯仰：90°/s
角度抖動(dòng)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(cè)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(guó)）
5.725 GHz 至 5.850 GHz（中國(guó)，美國(guó)）
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(hào)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(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(guó))
5.725 GHz 至 5.850 GHz (其他國(guó)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(hào)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(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(dòng)設(shè)備支架適用于平板電腦或手機(jī)
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
