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无人机在防洪与海岸防护领域的应用

千兆网相机提供实时图像以加速救援

德国布伦瑞克工业大学正在开发一款辅助救灾人员的自动侦察系统,其主要部件是携带 Manta G-917的无人机“Hugin”。这些无人机能够从空中向地面系统提供实时数据和图像,以便决策者能够作出快速有效的决定。

 

挑战

复杂的形势和时间压力

近年来,因暴风雨导致的洪涝灾害明显增加。短时强降雨所带来的大量降水会导致许多地区下水道排水能力过载,水体将漫过河岸,往往有着极大的破坏性并带来灾难性后果。现场急救人员因此需承担尽快协调救援和防护的任务。然而,受影响的地区往往无法进入,同时伴随着各种棘手状况。空中的实时数据和图像与地面情况的传感器数据将为急救人员提供有价值的信息,从而对最需要谨慎对待的地方进行干预。


基于这些图像,可以做出重要决策并解答一些重要问题,例如:是否需要发出警告?是否需要封锁区域?哪些位置需要布放沙袋?还可以通过哪些路径进入这些区域?今后,布伦瑞克还希望利用布伦瑞克工业大学的这套系统对防洪措施进行长期观测,并评估预测模型。

 

解决方案

航空成像探测系统

 

布伦瑞克工业大学飞行制导学院的工程师 Martin Becker、Simon Batzdorfer 和 Markus Bobbe 以及移动机器及商用车辆学院的 Jan Schattenberg、Hannes Harms 和 Julian Schmiemann 针对这一课题开发了一套自动化探测系统。这一项目得到了 DLR 航天局支持,并通过联邦经济与能源部为之提供了大约100万欧元资金,以帮助工程师们与德国阿恩斯贝格的 AirRobot 公司共同完成这一探测系统的制造工作。这一探测系统中的关键在于利用自动化无人机在洪涝等灾害严重地区进行的航拍记录。通过航拍系统与地面系统的结合,可以收集与受影响地区相关的信息,从而帮助受影响地点的急救人员。这样,在一张地图上即可标注所有从空中和地面收集的数据,并提供给急救人员。

在紧急情况下,系统运行必须快速直观。该系统仅需几个参数就能确定飞行路径,因此,急救服务人员只需花费最少的精力就能对无人机进行操控。急救小组组长可以在系统地面站轻松选择飞行区域。随后,飞行计划将被自动执行,包括所有必须的参数(例如镜头的打开角度),从而确保获取的图像在摄影测量处理中有着最小的重叠。无人机将沿着飞行路径自动飞行,而(实时)图像评估也将被自动触发。在地面站内,用户可以指定实际驾驶的无人机并选择数据流。通过这种方式,数据流将被实时提供给用户,包括空中图像或其它传感器数据。

效益

把握全局,精准控制

 

在飞行过程中,根据不同的应用,通常从100米的高度对单个图像进行记录。随后,对所有拍摄的图像进行处理,生成整个应用区域的连续概览。得益于相机的自动照明修改/曝光调节功能,即便光线条件不断变化仍可实现可控拍摄。由于综合图像预处理(即图像优化、光线校正、白平衡、色彩校正、去噪、抽取)发生于相机内部,蕴含大量信息的二维图像将被传输到地面基站中。此外,自主开发的本地通信网络实现了基于不同通信技术的针对性信息交换。在灾难性事件中,急救人员可以利用这些图像更好更快地评估对应状况。由于他们能够看到必须采取或加强保护措施的地方,因此可以发起必要的后续工作。

在紧急情况下,系统运行必须快速直观。

相机: Manta G-917

高分辨率千兆网视觉接口相机

这款相机配备了1英寸的 Sony ICX814 CCD 传感器,采用了 EXview HAD II 技术,分辨率高达9.2 M 像素。该传感器的与众不同之处在于其出色的图像质量和极高的分辨率,可以对地面物体进行细微的检查。此外,决定采用这款相机的另一个重要的因素为是否支持以太网连接,以及是否支持全局快门。

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亮点

  • Real-time data and images enable fast decisions.

  • Aerial imaging supports rescue team on the ground.

  • Manta camera delivers information-rich two-dimensional images.