Автоматический цифровой аэрофотосъемочный комплекс Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 528.711

М.А. Белошапкин

ООО «АэроГИС», Новосибирск

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ АЭРОФОТОСЪЕМОЧНЫЙ КОМПЛЕКС

Легкий цифровой аэрофотосъемочный комплекс (ЦАК) разработан компанией «АэроГИС» на основе аэрофотоаппарата Rollei для выполнения крупномасштабной съемки с использованием малой авиации. Работа комплекса основана на принципе магнитной компенсации сноса летательного аппарата, предложенном автором.

Во время выполнения залета измеряется разница между показаниями электронного магнитного компаса и GPS приемника. GPS приемник определяет истинный курс летательного аппарата, независимо от его пространственного положения, другими словами, боковой ветер не влияет на его показания. Магнитный компас выдает данные об ориентации самолета относительно силовых линий магнитного поля независимо от направления движения. Таким образом, показания магнитного компаса находятся в прямой зависимости от величины сноса (рис. 1).

Магнитный \ Истинный

курс (компас) \ курс (GPS)

а

Ветер

Рис. 1. Принцип магнитной компенсации сноса летательного аппарата

Данные о курсе от магнитного компаса и GPS приемника поступают в бортовую навигационную систему, где вычисляется величина сноса летательного аппарата. На основе рассчитанного значения угла сноса навигационная система выдает команду на разворот поворотной платформы, на которой закреплен АФА (рис. 2).

В состав аэрофотосъемочного комплекса входит поворотная платформа с шаговым двигателем и микропроцессорным контроллером, компактная бортовая навигационная система на основе компьютера типа Pocket PC и GPS приемника, электронный магнитный компас, цифровой аэрофотоаппарат и система визуального контроля залета на основе видеокамеры и LCD монитора. Вместо цифрового АФА Rollei возможно использование других цифровых фотоаппаратов. Для этого необходима лишь доработка узла крепления камеры на поворотную платформу и подключение сигнала управления затвором.

я

Рис. 2. Цифровой аэрофотосъемочный комплекс с АФА Rollei (без

контрольной видеосистемы)

В процессе выполнения аэрофотосъемки ЦАК автоматически выполняет следующие функции:

- Измерение величины сноса и разворот АФА для компенсации сноса летательного аппарата перед каждым срабатыванием затвора с точностью не хуже ±1°;

- Измерение высоты фотографирования и истинной скорости летательного аппарата по данным GPS приемника, вычисление точного времени срабатывания затвора учетом высоты, скорости и заданного продольного перекрытия с точностью не хуже ±1%;

- Вывод на экран бортовой навигационной системы в реальном времени карты местности, трека движения летательного аппарата, центров фотографирования и границ отснятых кадров;

- Вывод обратного отсчета времени до следующего спуска затвора, а так же предупреждений пилоту об отклонении от заданных параметров залета.

Комплекс работает следующим образом:

Перед выполнением работ в бортовую навигационную систему (БНС) вводится расчетная высота фотографирования, фокусное расстояние АФА и продольное перекрытие в процентах. В процессе работы в БНС поступают данные об истинном курсе от GPS приемника и о магнитном курсе от электронного магнитного компаса. На основании этих данных вычисляется угол сноса летательного аппарата и выдается управляющий сигнал для разворота поворотной платформы для компенсации сноса. БНС так же вычисляет момент срабатывания затвора по данным GPS приемника о высоте, путевой скорости и заданного продольного перекрытия. В рассчетный момент времени БНС выдает сигнал спуска затвора на цифровой АФА.

В системе предусмотрен режим боковой съемки. Для этого АФА устанавливается на платформу в наклонном положении. После каждого

снимка платформа разворачивается на 180°, таким образом, АФА оказывается наклонен в одну сторону для всех четных снимков и в другую сторону для всех нечетных.

На поворотной платформе вместе с АФА закреплена видеокамера системы визуального контроля залета. Камера поворачивается вместе с АФА и непрерывно выдает на LCD монитор изображение местности. Система визуального контроля не предназначена для корректировки курса летательного аппарата или определения интервала съемки, эти функции выполняются навигационной системой комплекса автоматически. Визуальный контроль позволяет пилоту-оператору своевременно включать комплекс при заходе на маршрут и отключать его при выполнении разворотов. Особенно важное значение визуальный контроль имеет при съемке линейных объектов. Например, на самолете АН-2 обзор объектов местности, находящихся прямо по курсу самолета, практически полностью перекрыт капотом двигателя. LCD монитор системы видеоконтроля, установленный в кабине пилота, позволяет ему с высокой точностью выдерживать траекторию движения самолета над линейным объектом.

В 2005 г. аэрофотосъемочный комплекс использовался для выполнения аэрофотосъемочных работ на вертолете Робинсон R44 и самолете АН-2 с цифровыми камерами Rollei (22 Мпикс) и Canon EOS 20D (8,5 Мпикс). Выполнены съемки для составления топопланов масштаба 1:2000 в Алтайском крае и нескольких населенных пунктов в республике Казахстан. Экспертиза отснятых материалов показала, что они удовлетворяют требованиям закзчиков по точности, а по качеству выполнения залетов значительно превосходят материалы, полученные по традиционной технологии.

© М.А. Белошапкин, 2006