低空熱紅外成像系統
發布時間: 2018-02-24 10:46
該熱紅外無人機成像系統是由南京禾譜航空科技有限公司自主研發集成的專業級無人機熱紅外遙感系統。熱紅外無人機搭載平臺為公司自主開發的六旋翼無人機HP6900，穩定輕巧、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，可用于農業、林業、電力巡檢等多個領域。
低空熱紅外成像系統技術指標
一、系統簡介
該熱紅外無人機成像系統是由南京禾譜航空科技有限公司自主研發集成的專業級無人機熱紅外遙感系統。熱紅外無人機搭載平臺為公司自主開發的六旋翼無人機HP6900，穩定輕巧、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，可用于農業、林業、電力巡檢等多個領域。
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的六旋翼無人機HP6900，經過了長期的實際飛行試驗，穩定輕巧、便攜易用
穩定輕巧：HP6900采用V型6旋翼設計，主要結構部件均采用質量強度比高的碳纖維復合材料，在保證機身結構強度、剛度的同時大幅減輕重量。機身結構的系統性能兼容Pixhawk多旋翼飛控。快速的響應頻率能獲得流暢的操縱感，更輕的質量使飛機的續航時間進一步加長。
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如表2。
表2 六旋翼無人機技術參數
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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 |
無限個 |
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飛行模式 |
定位模式(P-Mode) 姿態模式(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布的附加功能和性能。Tau 2結構堅固，熱成像效果穩定可靠，是UAV, UGV, 手持和安防應用的理想之選。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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場景動態范圍(并附倍增介紹) |
-25 至 +135 °C (高倍增) |
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FPA / 數字視頻顯示格式 |
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（現場可切換） |
支持 |
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圖像優化 |
支持 |
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數字細節增強 |
支持 |
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數字變焦 |
2倍、4倍 和 8倍 |
2倍、4倍 |
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連續變焦 |
支持 |
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數字視頻 |
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，穩定狀態下（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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環境參數 |
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
該系統可進行折疊運輸，如圖2。
圖2 折疊運輸示意圖
五、熱紅外無人機系統用途
熱紅外無人機系統可用于農業、林業、電力等多個領域，如表3所示。
表3 熱紅外無人機系統用途
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行業 |
應用 |
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農業 |
監測農作物LAI，水分虧缺等 |
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林業 |
森林火災監測 |
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電力 |
火電廠火災監測，變電站設備監測，太陽能電池板檢測 |
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煤礦 |
煤場火災隱患監測，煤礦透水檢測 |
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交通 |
道路監測，鐵路高架接觸網懸鏈監測 |
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能源 |
鉆井平臺火焰檢測，大氣污染物排放監測，污水排放監測 |
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安防 |
機場安全熱報警系統，邊防安全監測，沿海監測 |
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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，文物保護與修復應用，運動裝備研究 |
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戶外活動 |
野生動物監測，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
無人機熱紅外系統在電力巡檢方面的應用，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用
無人機熱紅外系統應用于深林防火，可快速高效監測出深林火災位置，可快速判斷災情大小。
圖4 無人機熱紅外系統深林防火應用
無人機熱紅外系統在農業方面可用于監測作物水分監測，為作物灌溉提供依據。
三．熱紅外圖像采集控制系統
HP-Shutter專門為多旋翼無人機設計，完成圖像采集存儲（8-14位無損RAW數字圖像），相機拍攝的控制，拍攝時刻POS數據的生成（高精度RTK,輸出厘米級）
圖5 無人機熱紅外作物水分監測應用
