看完這篇你就是國土勘測領域的大咖！

軍情 07-02

隨著無人機技術的發展

無人機應用越來越廣泛

本文針對無人機的特點

概述了其應用於國土資源勘測的優勢

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國土資源信息是制定國民經濟發展規劃和宏觀決策的重要依據，也是國家可持續發展的需要。目前,國土資源勘測多採用人工實地檢查、衛星遙感影像和普通航空遙感影像數據等方法,但人工實地檢查效率低，衛星影像的解析度不高,影響判別準確性，有人駕駛飛機容易受空域管制和氣候等因素制約,安全性低,成本高。而無人機擁有低成本、低速、巡航距離遠、高可靠性、低空飛行等自身優勢，在國土資源調查領域發揮出了重要作用。因此，利用無人機快速監察國土資源機制的建立儼然成為一種趨勢。

國外研究現狀

國外無人直升機起步早，技術相對比較成熟，在土地資源監測上已有不少應用。日本Sugiura利用裝載熱紅外感測器的無人直升機對農田土壤和水分的狀態進行監測；MartinezDios等分別用無人直升機和飛艇裝載可見光、近紅外以及火災探測感測器來探測和監測森林火災情況。

航測探測方面，美國能源部委託愛德華國家實驗室開始研製無人直升機航磁測量系統，現已在輕型直升機基礎上進行改制以實現無人直升機航磁測量系統。瑞士Lucerne 大學研製基於Scout B1-100型無人直升機航磁測量系統，現主要應用於小區域的高精度近地面航磁測量。

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Scout B1-100型無人直升機航磁測量系統

國內研究概況

國內無人機應用於國土資源勘測主要是利用固定翼無人機，而且大部分僅完成相關課題研究及測試試驗。研究院《鐵礦綜合信息找礦預測體系及三維立體找礦示範研究》973課題組於2013年6月下旬在冀東司家營―馬城鐵礦帶成功開展固定翼無人機航空磁測系統試驗。中國測繪科學研究院於1999年完成了無人機海監遙感系統關鍵技術研究與驗證試驗項目(國家863海洋領域863-818-Q-10),研製出以遙控方式為主的/UAVRS-?型無人機遙感監測系統。

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研究院航空磁測系統試驗無人機

無人直升機在國土資源勘測方面的應用尚處於起步階段，國家海洋局依託「863」重大科研項目融合了相關先進技術，研製了基於無人直升機平台的海洋航空磁力測量系統。

相比國外無人機，國產無人機系統目前存在的主要問題有：遙感設備技術含量不高；有效載荷較小；機載電子設備集成化技術較低；操控複雜，飛行控制系統有待完善；數據處理軟體不夠成熟；缺乏統一的國家標準以及相應的管理機制等問題。

無人直升機國土資源勘測系統

以無人直升機為平台，搭載相應的任務設備，根據國土資源勘測工作特點，航空遙感測控技術和飛行控制技術為核心，建立無人直升機國土資源勘測系統，為國土資源監察工作提供一種新的高技術手段。

無人直升機國土資源勘測系統分為以下幾個部分：無人直升機平台、任務系統、測控指揮站、保障系統。

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無人直升機國土資源勘測系統組成

關鍵技術研究

無人直升機勘測系統是以無人直升機為平台，搭載相應的任務設備，基於遙感技術和飛行控制技術建立起來的監查體系。遙感技術具有觀測範圍大、綜合、宏觀等獨特的優勢，通過多手段、多方位、全天候的觀測，使其具有獲取信息快、更新周期短等特點。飛行控制系統是無人直升機系統的核心，特別是近幾年飛控技術的突飛猛進，使無人直升機更適合進行國土資源勘測工作。

自主感知和增穩技術

為適應在不同天氣條件下進行飛行任務，需要在無人直升機上安裝高靈敏感測器，實時檢測飛機飛行過程中周圍溫度、濕度、風速等環境數據，智能測算無人機的各項指標參數，通過預先編寫增穩程序，根據環境數據進行調整，自動控制無人機的飛行姿態的穩定，確保無人機正常飛行，同時增強遙感影像的清晰度和勘測數據的精度。

無人直升機低磁化技術

對可實現機體低磁化的新材料和新技術進行研究，例如機體主結構採用玻璃纖維和碳纖維等增強複合材料；設備改裝設計時選用抗地磁元器件以及進行地磁防護設計等。盡量降低無人直升機對磁測設備的磁場干擾，保證磁測設備的正常工作和磁測數據的質量和精度。

自主感知和規避技術

國土資源勘測工作需要無人直升機近地低速飛行，為適應位置地理環境，保證飛行安全性，採用高解析度高靈敏度的探測感測器、快速自動檢測識別、自主規避控制等技術，使其具備自主態勢感知與規避能力，使無人直升機在執行任務過程中，實時檢測周圍飛行環境，及時感知航線中存在的危險，自主決策返航或重新規劃航線，保障無人直升機安全和任務的順利完成。

在線航跡規劃技術

在未知區域的勘測中，無人直升機可能在飛行中發現數據異常，需臨時改變飛行航線，此時，就需要在線航跡規劃，完成勘測任務。在線航跡規劃技術是指，根據任務目標實時規劃滿足約束條件的飛行軌跡，在適當的時間內計算出最優飛行軌跡，並具有根據危險環境等級動態修正飛行軌跡的能力。

抗地磁干擾技術

當無人直升機在強地磁環境下飛行，可能會影響導航系統的導航精度及飛行控制與管理系統設備的飛行指令及時順利執行，為保證飛行安全，需在設備改裝設計時選用抗地磁元器件以及對導航設備、飛控計算機、機載測控收發組合等關鍵設備進行地磁防護設計，保證無人直升機系統滿足強地磁環境下的使用要求。

發展方向

隨著科技的發展和市場需求，今後無人直升機將向集成化、智能化等方向發展：

長航時、多任務載荷：直升機平台超長滯空時間、遠距離執行任務，並搭載多任務設備，完成多種不同任務。

設備集成化：電子設備通過集成電路板、結構優化、高新技術等方面技術，降低飛機重量和節省空間。

直升機平台、設備採用複合材料：大量使用複合材料，優化結構，從而降低重量，減少電磁干擾，提高隱身性能，並能最大限度延長航時、提升巡航速度和增大載荷，同時大幅度降低生產成本。

飛控系統智能化：進一步加強飛控控制策略，使飛機向高度自主化、高度智能化方向發展，將大大提高無人直升機應付突發性事件的能力。

測控系統組網：建立測控組網體系，使飛機在遠距離和多障礙體下低空控制得以實現。

結論