低空熱紅外成像系統(tǒng)
發(fā)布時間: 2018-02-24 10:46
該熱紅外無人機成像系統(tǒng)是由南京禾譜航空科技有限公司自主研發(fā)集成的專業(yè)級無人機熱紅外遙感系統(tǒng)。熱紅外無人機搭載平臺為公司自主開發(fā)的六旋翼無人機HP6900，穩(wěn)定輕巧、便攜易用。無人機搭載的熱紅外傳感器為FLIR公司先進的熱紅外成像儀，可用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電力巡檢等多個領(lǐng)域。
低空熱紅外成像系統(tǒng)技術(shù)指標
一、系統(tǒng)簡介
該熱紅外無人機成像系統(tǒng)是由南京禾譜航空科技有限公司自主研發(fā)集成的專業(yè)級無人機熱紅外遙感系統(tǒng)。熱紅外無人機搭載平臺為公司自主開發(fā)的六旋翼無人機HP6900，穩(wěn)定輕巧、便攜易用。無人機搭載的熱紅外傳感器為FLIR公司先進的熱紅外成像儀，可用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電力巡檢等多個領(lǐng)域。
二、熱紅外成像傳感器無人機機載平臺
可見光無人機搭載平臺為公司自主開發(fā)的六旋翼無人機HP6900，經(jīng)過了長期的實際飛行試驗，穩(wěn)定輕巧、便攜易用
穩(wěn)定輕巧：HP6900采用V型6旋翼設(shè)計，主要結(jié)構(gòu)部件均采用質(zhì)量強度比高的碳纖維復(fù)合材料，在保證機身結(jié)構(gòu)強度、剛度的同時大幅減輕重量。機身結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性能兼容Pixhawk多旋翼飛控?？焖俚捻憫?yīng)頻率能獲得流暢的操縱感，更輕的質(zhì)量使飛機的續(xù)航時間進一步加長。
便攜易用：所有的機臂均可向下折疊、配合1552折疊漿，可使整機運輸體積最小化，裝入定制專用的運輸箱，方便攜帶，同時保證飛機不受損壞。
熱紅外無人機搭載平臺具體參數(shù)如表2。
表2 六旋翼無人機技術(shù)參數(shù)
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飛 控 |
Pixhawk |
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飛行平臺 |
HP6900 |
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軸 距 |
900mm |
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電池動力 |
22000mAh |
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續(xù)航時間 |
28min |
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起飛重量 |
3.5kg |
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最大載重 |
8.2kg |
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可畫航點數(shù) |
無限個 |
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飛行模式 |
定位模式(P-Mode) 姿態(tài)模式(A-Mode) 功能模式(F-Mode) 手動模式(M-Mode) |
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保護功能 |
失控保護、低電壓保護、高度、距離限制（電子圍欄）、特殊區(qū)域飛行限制、輸出動力缺失保護、動力保護。 |
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拍照功能 |
手動、自動雙模式拍照 |
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尺寸 |
軸距900mm高度600mm |
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GPS |
RTK GPS, 厘米級精度 |
三、熱紅外成像傳感器簡介
Tau 2 是 FLIR Tau 系列長波紅外非制冷熱成像相機機芯的最新一代產(chǎn)品。Tau 2 具有以下兩個重要突破：增強型電子器件用于改善圖像處理；以及FLIR 的 336×256，17μ-像元間距傳感器格式。Tau 2 和第一代的 Tau 相機在外形或安裝上沒有差異。升級了的 Tau 2 電子器件提供計劃定期發(fā)布的附加功能和性能。Tau 2結(jié)構(gòu)堅固，熱成像效果穩(wěn)定可靠，是UAV, UGV, 手持和安防應(yīng)用的理想之選。鏡頭可選，具體有：7.5 mm、9 mm、13 mm、19 mm、25 mm、3 5mm、50 mm、60 mm、100mm。詳細參數(shù)如表1所示。
表1 熱紅外成像傳感器詳細指標
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概述 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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紅外探測器 |
非制冷型氧化釩(VOx)微測輻射熱計 |
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場景動態(tài)范圍(并附倍增介紹) |
-25 至 +135 °C (高倍增) |
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FPA / 數(shù)字視頻顯示格式 |
640 × 512 |
336 × 256 |
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模擬視頻顯示格式 |
640 × 480（NTSC）；640 × 512 （PAL） |
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像素間距 |
17μm |
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波長范圍 |
7.5 - 13.5 μm |
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場景范圍（高增益） |
-25°C 至 +135°C |
-25°C 至 +100°C |
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場景范圍（低增益） |
-40°C 至 +550°C |
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物理特性 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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尺寸（不含鏡頭) |
45mm(長)x45mm(寬)x 6mm(厚) |
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圖像處理與顯示控制 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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NTSC/PAL（現(xiàn)場可切換） |
支持 |
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圖像優(yōu)化 |
支持 |
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數(shù)字細節(jié)增強 |
支持 |
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數(shù)字變焦 |
2倍、4倍 和 8倍 |
2倍、4倍 |
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連續(xù)變焦 |
支持 |
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數(shù)字視頻 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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LVDS（14位或8位） |
支持 |
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CMOS（14位或8位） |
支持 |
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BT.656（8位） |
支持 |
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接口 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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主要電氣連接器 |
50針日本廣賴（Hirose）連接器 |
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輸入電源電壓 |
4.0 - 6.0 VDC |
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功耗，穩(wěn)定狀態(tài)下（約0.5s快門事件期間最大2.5W） |
<1.2 W |
~1.0 W |
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兼容RS-232通信標準 |
57,600 & 921,600 波特 |
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環(huán)境參數(shù) |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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工作溫度范圍 |
-40°C 至 +80°C |
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非工作溫度范圍 |
-55°C 至 +95°C |
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抗溫度驟變性 |
5°/分鐘 |
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四、熱紅外無人機系統(tǒng)照片
將多光譜傳感器搭載到無人機上的組合效果圖如圖1。
圖1 熱紅外無人機系統(tǒng)
該系統(tǒng)可進行折疊運輸，如圖2。
圖2 折疊運輸示意圖
五、熱紅外無人機系統(tǒng)用途
熱紅外無人機系統(tǒng)可用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電力等多個領(lǐng)域，如表3所示。
表3 熱紅外無人機系統(tǒng)用途
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行業(yè) |
應(yīng)用 |
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農(nóng)業(yè) |
監(jiān)測農(nóng)作物LAI，水分虧缺等 |
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林業(yè) |
森林火災(zāi)監(jiān)測 |
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電力 |
火電廠火災(zāi)監(jiān)測，變電站設(shè)備監(jiān)測，太陽能電池板檢測 |
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煤礦 |
煤場火災(zāi)隱患監(jiān)測，煤礦透水檢測 |
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交通 |
道路監(jiān)測，鐵路高架接觸網(wǎng)懸鏈監(jiān)測 |
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能源 |
鉆井平臺火焰檢測，大氣污染物排放監(jiān)測，污水排放監(jiān)測 |
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安防 |
機場安全熱報警系統(tǒng)，邊防安全監(jiān)測，沿海監(jiān)測 |
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科研 |
火山研究，燃料電池研究，氧氣瓶充氣安全研究，文物保護與修復(fù)應(yīng)用，運動裝備研究 |
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戶外活動 |
野生動物監(jiān)測，珍稀物種保護 |
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消防 |
定位熱點和失蹤的目標 |
六、案例效果圖
無人機熱紅外系統(tǒng)在電力巡檢方面的應(yīng)用，可快速方便的檢測出電力線路是否正常。
圖3 無人機熱紅外電力巡檢應(yīng)用
無人機熱紅外系統(tǒng)應(yīng)用于深林防火，可快速高效監(jiān)測出深林火災(zāi)位置，可快速判斷災(zāi)情大小。
圖4 無人機熱紅外系統(tǒng)深林防火應(yīng)用
無人機熱紅外系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)方面可用于監(jiān)測作物水分監(jiān)測，為作物灌溉提供依據(jù)。
三．熱紅外圖像采集控制系統(tǒng)
HP-Shutter專門為多旋翼無人機設(shè)計，完成圖像采集存儲（8-14位無損RAW數(shù)字圖像），相機拍攝的控制，拍攝時刻POS數(shù)據(jù)的生成（高精度RTK,輸出厘米級）
圖5 無人機熱紅外作物水分監(jiān)測應(yīng)用
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