航线算法实现

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1、1、基本原理1.1飞行高程约束飞行高h的选定在满足无人机性能的前提下主要取决于航拍目标区域的海拔最高点及航拍图像要求两方面。首先假设航拍目标区域的海拔最高点的高度为hT，为保证无人机的飞行安全，避免航拍所获取照片的失真，则至少要求无人机的飞行高程h要大于hT。其次，在航拍应用的相机拍摄过程中，由于相机性能固定，焦距固定，在满足重叠率的情况下，为保证航拍照片的清晰度及质量，需要无人机的飞行高程在一个合适的范围内。由于无人机在空中飞行时速度较快，所以相邻照片之间的曝光时间间隔很短，为了获取照片的参数相同，所以在航拍时需要将无人机所搭载的相机设置为定焦方式，且对焦方式被设置为无穷远处，以

2、获取最深的景深范围，这样就使得物体虽然在镜头最远对焦距离之外，但是也可以保证图像能够清晰呈现，不会因为景深范围不足而产生模糊。地面分辨率GSD指能够在航拍图像上区分两个目标的最小间距。地面分辨率与最终成图比例尺的关系如下表：如已知相机的镜头焦距f，像元尺寸u，并确定地面分辨率以后，可以计算出无人机的飞行高度。相机的像元尺寸u计算公式如下：其中，hCCD为CCD高度，wCCD为CCD宽度，单位mm；Ph为hCCD上对应的像素个数，Pw为wCCD上对应的像素个数。由此式可知当相机及其像素选定以后，相机的像元尺寸也就确定了，即对于一固定像素的相机而言像元尺寸为一定值。在航拍中相机的焦距f

3、是固定的，像元尺寸u也是固定的，由得出当飞行高程增大时，随之GSD会减小，综合考虑测绘需求及后期拼接因素，并通过多次实际航拍及后期图像的处理，我们获得当成图比例尺为1:1000时，成图效果较好且成图效率高即地面分辨率选定为10cm。取地面分辨率为10cm，像元尺寸u为6.41μm。在此情况下，结合无人机载重及空间考虑，选用的相机体积不宜过大，也不宜携带长焦距镜头，所以常用的不同焦距对应的飞行高度如下表：1.2重叠率设相机的视场角为β，则飞行高程与无人机航拍的地面图像长度的关系如下图：由图可知，当相机的视场角β固定后，地面图像长度H为：即当GSD及无人机飞行高程确定后，航拍图像的地面

4、尺寸长宽度也确定了。由根据像素的长宽比：得出航拍的地面图像尺寸宽W为：文献中提出要求无人机航拍的图片重叠率要满足：航向重叠率达到65%以上，旁向重叠率（即航线间重叠率）要达到35%以上。但是通过固定翼无人机多次实际航拍飞行实验，航向重叠率必须至少达到70%，旁向重叠率必须至少达到40%（如下图示），此重叠率下获取图片进一步进行拼接得到的大型照片效果更好。进而，我们通过重叠率约束以及相机性能可以计算出无人机飞行中的航线间距及航向间距。航线间距W1公式为：W1=照片长度H*（1－旁向重叠率）航向间距W2公式为：W2=照片宽度W*（1－航向重叠率）以现有设备中的相机为例，该相机的图片最高

5、分辨率为：4678*3456我们取1:1000的地图比例尺，GSD为10cm，根据相机参数得相机视场角为53°，焦距为24mm，像元尺寸u为6.41μm，则通过以上公式计算得飞行高程h=375m；H≈375m；W≈277m。即航拍所获每张照片代表实际地形的长宽为：375m*277m。由以上两个公式可以计算出：航线间距W1=375*（1－40%）=225m航向间距W2=277*（1－70%）=83.1m≈84m取实验室现有无人机的巡航速度为72km/h即20m/s，无人机机载相机设置自动照相的间隔时间T为：