Производство аэросъёмочных работ, применяемое в различных сферах деятельности от инженерных изысканий до лесного хозяйства, в настоящее время динамично развивается. Являясь дистанционным и мобильным методом сбора данных, съемка с беспилотника имеет ряд связанных с этим очевидных преимуществ в сравнении с классическими геодезическими методами, а именно в части скорости производства работ и возможности съемки труднодоступных и опасных участков.
Воздушное лазерное сканирование (далее — ВЛС) — один из видов аэросъемки. Установленный на воздушном судне сенсор проводит дискретное сканирование местности и объектов, расположенных на ней. При этом регистрируется направление и время прохождения лазерного луча. Помимо LiDARа, в состав системы сканирования входят высокоточный ГНСС-приемник и инерциальный блок, с помощью которых определяется текущее положение и ориентация лазерного сканера. Зная углы ориентации и координаты лазерного сканера, можно однозначно определить абсолютные координаты каждой точки отражения сигнала в пространстве, решив прямую геодезическую задачу. Частота излучения сканера – сотни тысяч Гц. Благодаря высокой дискретности и плотности точек лазерных отражений, пользователь технологии ВЛС обладает возможностью получения точек лазерных отражений (далее – ТЛО) от рельефа под кронами деревьев, что физически невозможно при использовании иных видов аэросъемки. Также важно отметить независимость метода ВЛС от условий освещения.
В зависимости от поставленных задач, связанных с конфигурацией и доступностью объектов съемки, система сканирования может быть установлена на различные типы беспилотных летательных аппаратов (далее — БПЛА), отличающиеся по типу крыла (винтокрыл, самолет или конвертоплан), типу взлета/посадки и типу двигателя. В конкретных условиях особенности летных возможностей каждого из перечисленных типов судов могут иметь преимущество над возможностями остальных. К примеру, носители самолетного типа обеспечивают высокую скорость и выработку, но ограничены необходимостью поиска подходящей площадки для взлета/посадки. Именно по причине разнообразия условий применения для системы сканирования важным свойством является ее кроссплатформенность, а именно возможность использования на широком спектре типов БПЛА. В качестве сканеров для БПЛА компания «АГМ Системы» предлагает системы серии АГМ-МС (табл. 1).
Таблица 1. Сканеры для БПЛА. Технические характеристики
Характеристика | АГМ-МС1 | АГМ-МС3 |
Сенсор | ||
| Частота сканирования, кГц | 300 | 640 |
| Максимальная дальность измерения, м | 100 | 300 |
| Угол поля зрения, ° | 360 | 360 |
| Скорость вращения сканирующего зеркала, Гц | 20 | 20 |
| Возможность интеграции внешней камеры, шт | 1 | 2 |
| Система инерциального позиционирования | АГМ-ПС.М33 | АГМ-ПС.М37 |
| Метрологические характеристики | ||
| Точность определения дальности, см | 3 | 3 |
| Точность определения координат, см | 3-5 | 3-5 |
Вся процедура вывод данных дистанционного зондирования (точек лазерных отражений, параметров внешнего ориентирования) осуществляется в программных продуктах собственной разработки (рис. 1).
Рис. 1. ПО, входящее в комплект поставки систем сканирования серии АГМ-МС
Рассмотрим часть успешно зарекомендовавших себя вариантов установки систем на различные типы беспилотников.
Мультироторные БПЛА. Обладая вертикальным типом взлета/посадки, такие носители в наименьшей степени ограничены выбором подходящей площадки для старта и окончания полетного задания. Маневренность данного типа устройств на относительно низких скоростях является незаменимой в условиях сложного рельефа при необходимости его огибания на малых высотах. В таблице 2 приведены характеристики двух моделей БПЛА описываемого типа: Геоскан 401 (рис. 2) и DJI Matrice 300 Pro (рис. 3).
Таблица 2. Мультироторные БПЛА
| Характеристика | Геоскан 401 | DJI Matrice 300 Pro |
| Тип двигателя | электрический | электрический |
| Полетное время, мин | 35 | 25 |
| Средняя скорость носителя, м/с | 10 | 10 |
| Площадь съемки за один вылет, га | 150-200 | 100-150 |
| Производитель | ООО «Плаз», Россия | Shenzhen Dajiang Innovation Technology Co, КНР |
Рис. 2. Система серии АГМ-МС, установленная на БПЛА Геоскан 401
Рис. 3. Система серии АГМ-МС, установленная на БПЛА DJI Matrice 300 Pro
Беспилотники с неподвижным крылом (самолетного типа). Возможность пользоваться существенным преимуществом перед БПЛА коптерного типа в скорости как очевидна, так и неоспорима. Вместе с тем, существует ряд особенностей, требующих особого внимания. Взлет с пневматической или ручной катапульты, посадка с помощью парашюта – все эти процедуры, во-первых, требуют отдельной глубокой технической подготовки операторов БПЛА, а во-вторых, при их проведении существует гораздо больше возможностей возникновения нештатных ситуаций с потенциально негативными последствиями для полезной нагрузки, чем при работе с мультикоптерными устройствами. На рисунках 4, 5 приведены примеры установки систем сканирования серии АГМ-МС на БПЛА Supercam S350 и Птеро G1. В таблице 3 – сравнение отдельных характеристик.
Таблица 3. БПЛА с неподвижным крылом
Характеристика | Supercam S350 | Птеро G1 |
| Полетное время, ч | до 3 | до 15 |
| Средняя скорость носителя, км/ч | 85 | 95 |
| Площадь съемки за один вылет, км2 | до 20 | до 400 |
| Производитель | ГК «Беспилотные системы», Россия | ООО «Птеро», Россия |
Рис. 4. Система серии АГМ-МС, установленная на БПЛА Supercam S350
Рис. 5. Система серии АГМ-МС, установленная на БПЛА Птеро G1
Гибридные дроны (VTOL). Объединяя преимущества беспилотников двух типов, перечисленных ранее, весомое место среди носителей занимают устройства с вертикальным взлетом/посадкой. Взлет/посадка воздушных судов данного типа, как правило, осуществляется с помощью электродвигателей по принципу мультикоптерного БПЛА, а движение по рабочему маршруту – после запуска маршевого двигателя (внутреннего сгорания или электрического) по принципу БПЛА самолетного типа. На рисунках 6, 7 представлены примеры установки систем АГМ-МС на дроны Supercam SX350 и JOUAV CW-25. В таблице 4 – сравнительные характеристики.
Таблица 4. БПЛА с вертикальным взлетом/посадкой (VTOL)
| Характеристика | Supercam SX350 | JoUAV CW-25 |
Полетное время, ч | 2 | 6 |
| Средняя скорость носителя, км/ч | 70-120 | 100 |
| Площадь съемки за один вылет, км2 | до 20 | до 60 |
| Производитель | ГК «Беспилотные системы», Россия | Chengdu JOUAV Da Peng Tech Co. Ltd., КНР |
В зависимости от масштаба, задач и условий съемки, сканер для БПЛА может быть установлен на большинство из типов воздушных судов без ущерба качеству получаемых данных. Высокая эффективность применения ВЛС при проектировании и обустройстве промышленных объектов различного рода была неоднократно доказана на практике многочисленными пользователями, активно применяющими в работе системы сканирования серии АГМ-МС на десятках моделей беспилотников, в том числе, благодаря практически неограниченным разумными причинами возможностям монтажа и аппаратной интеграции.
