低空热红外成像系统
发布时间: 2018-02-24 10:46
该热红外无人机成像系统是由南京禾谱航空科技有限公司自主研发集成的专业级无人机热红外遥感系统。热红外无人机搭载平台为公司自主开发的六旋翼无人机HP6900，稳定轻巧、便携易用。无人机搭载的热红外传感器为FLIR公司先进的热红外成像仪，可用于农业、林业、电力巡检等多个领域。
低空热红外成像系统技术指标
一、系统简介
该热红外无人机成像系统是由南京禾谱航空科技有限公司自主研发集成的专业级无人机热红外遥感系统。热红外无人机搭载平台为公司自主开发的六旋翼无人机HP6900，稳定轻巧、便携易用。无人机搭载的热红外传感器为FLIR公司先进的热红外成像仪，可用于农业、林业、电力巡检等多个领域。
二、热红外成像传感器无人机机载平台
可见光无人机搭载平台为公司自主开发的六旋翼无人机HP6900，经过了长期的实际飞行试验，稳定轻巧、便携易用
稳定轻巧：HP6900采用V型6旋翼设计，主要结构部件均采用质量强度比高的碳纤维复合材料，在保证机身结构强度、刚度的同时大幅减轻重量。机身结构的系统性能兼容Pixhawk多旋翼飞控。快速的响应频率能获得流畅的操纵感，更轻的质量使飞机的续航时间进一步加长。
便携易用：所有的机臂均可向下折叠、配合1552折叠浆，可使整机运输体积最小化，装入定制专用的运输箱，方便携带，同时保证飞机不受损坏。
热红外无人机搭载平台具体参数如表2。
表2 六旋翼无人机技术参数
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飞 控 |
Pixhawk |
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飞行平台 |
HP6900 |
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轴 距 |
900mm |
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电池动力 |
22000mAh |
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续航时间 |
28min |
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起飞重量 |
3.5kg |
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最大载重 |
8.2kg |
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可画航点数 |
无限个 |
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飞行模式 |
定位模式(P-Mode) 姿态模式(A-Mode) 功能模式(F-Mode) 手动模式(M-Mode) |
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保护功能 |
失控保护、低电压保护、高度、距离限制（电子围栏）、特殊区域飞行限制、输出动力缺失保护、动力保护。 |
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拍照功能 |
手动、自动双模式拍照 |
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尺寸 |
轴距900mm高度600mm |
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GPS |
RTK GPS, 厘米级精度 |
三、热红外成像传感器简介
Tau 2 是 FLIR Tau 系列长波红外非制冷热成像相机机芯的最新一代产品。Tau 2 具有以下两个重要突破：增强型电子器件用于改善图像处理；以及FLIR 的 336×256，17μ-像元间距传感器格式。Tau 2 和第一代的 Tau 相机在外形或安装上没有差异。升级了的 Tau 2 电子器件提供计划定期发布的附加功能和性能。Tau 2结构坚固，热成像效果稳定可靠，是UAV, UGV, 手持和安防应用的理想之选。镜头可选，具体有：7.5 mm、9 mm、13 mm、19 mm、25 mm、3 5mm、50 mm、60 mm、100mm。详细参数如表1所示。
表1 热红外成像传感器详细指标
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概述 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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红外探测器 |
非制冷型氧化钒(VOx)微测辐射热计 |
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场景动态范围(并附倍增介绍) |
-25 至 +135 °C (高倍增) |
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FPA / 数字视频显示格式 |
640 × 512 |
336 × 256 |
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模拟视频显示格式 |
640 × 480（NTSC）；640 × 512 （PAL） |
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像素间距 |
17μm |
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波长范围 |
7.5 - 13.5 μm |
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场景范围（高增益） |
-25°C 至 +135°C |
-25°C 至 +100°C |
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场景范围（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（不含镜头) |
45mm(长)x45mm(宽)x 6mm(厚) |
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图像处理与显示控制 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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NTSC/PAL（现场可切换） |
支持 |
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图像优化 |
支持 |
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数字细节增强 |
支持 |
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数字变焦 |
2倍、4倍 和 8倍 |
2倍、4倍 |
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连续变焦 |
支持 |
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数字视频 |
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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主要电气连接器 |
50针日本广赖（Hirose）连接器 |
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输入电源电压 |
4.0 - 6.0 VDC |
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功耗，稳定状态下（约0.5s快门事件期间最大2.5W） |
<1.2 W |
~1.0 W |
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兼容RS-232通信标准 |
57,600 & 921,600 波特 |
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环境参数 |
Tau2 640 |
Tau2 336 |
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工作温度范围 |
-40°C 至 +80°C |
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非工作温度范围 |
-55°C 至 +95°C |
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抗温度骤变性 |
5°/分钟 |
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四、热红外无人机系统照片
将多光谱传感器搭载到无人机上的组合效果图如图1。
图1 热红外无人机系统
该系统可进行折叠运输，如图2。
图2 折叠运输示意图
五、热红外无人机系统用途
热红外无人机系统可用于农业、林业、电力等多个领域，如表3所示。
表3 热红外无人机系统用途
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行业 |
应用 |
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农业 |
监测农作物LAI，水分亏缺等 |
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林业 |
森林火灾监测 |
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电力 |
火电厂火灾监测，变电站设备监测，太阳能电池板检测 |
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煤矿 |
煤场火灾隐患监测，煤矿透水检测 |
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交通 |
道路监测，铁路高架接触网悬链监测 |
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能源 |
钻井平台火焰检测，大气污染物排放监测，污水排放监测 |
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安防 |
机场安全热报警系统，边防安全监测，沿海监测 |
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科研 |
火山研究，燃料电池研究，氧气瓶充气安全研究，文物保护与修复应用，运动装备研究 |
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户外活动 |
野生动物监测，珍稀物种保护 |
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消防 |
定位热点和失踪的目标 |
六、案例效果图
无人机热红外系统在电力巡检方面的应用，可快速方便的检测出电力线路是否正常。
图3 无人机热红外电力巡检应用
无人机热红外系统应用于深林防火，可快速高效监测出深林火灾位置，可快速判断灾情大小。
图4 无人机热红外系统深林防火应用
无人机热红外系统在农业方面可用于监测作物水分监测，为作物灌溉提供依据。
三．热红外图像采集控制系统
HP-Shutter专门为多旋翼无人机设计，完成图像采集存储（8-14位无损RAW数字图像），相机拍摄的控制，拍摄时刻POS数据的生成（高精度RTK,输出厘米级）
图5 无人机热红外作物水分监测应用
