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實地飛行實驗完成之後,取出飛控板上的飛行記錄檔進行分析,由於記錄檔 內包含四種不同的風向模式,必須先界定每種模式的起始與結束點、去除模式間 的銜間軌跡之點位,並根據不同的記錄類別,去除或保留航帶間的銜接路徑與迴 轉範圍之點位。以順逆風側向b 模式之電力相關類別(記錄頻率 1hz)與定位相關 類別(記錄頻率 5hz)為例,若迴轉範圍訂為 30 公尺,則分析處理過後,應該列 入計算的有效點位分別如圖 29 與圖 30 所示,電力相關類別的有效點位包含航帶 間的銜接路徑與迴轉範圍之點位,其記錄頻率為1hz,故每秒會有一個點位,如圖 29 中的白點;定位相關類別的有效點位則不包含該範圍之點位,其記錄頻率為 5hz,

所以每秒0.2 秒就會有一個點位,每秒有 5 個點位,如圖 30 中的白點。

圖 29 順逆風側向 b 模式的電力相關類別(記錄頻率 1hz)之有效點位

圖 30 順逆風側向 b 模式的定位相關類別(記錄頻率 5hz)在迴轉範圍 30 公尺 下之有效點位

上述的迴轉範圍30 公尺,指的是每條航帶從起始航點開始往結束航點方向計 算的那30 公尺,以圖 30 為例,由航點 39 與航點 40 構成的航帶(以下簡稱航帶 39-40)之迴轉範圍為圖中由航點 39 起始的黃色方框,長度 30 公尺,而航帶 41-42 之迴轉範圍則為圖中由航點41 起始的黃色方框,以此類推。每條航帶的迴轉範圍 正值 UAV 由前一航帶經由銜接路徑要開始此一航帶的迴轉過程,此時 UAV 正在 轉彎,其滾轉角通常較大,空拍影像的傾斜位移也會較大,此範圍拍攝的影像一 般不會採用,本研究的位置精準度、高度維持、飛行姿態與飛行速度四個衡量值

亦不計算此迴轉範圍內之點位。迴轉範圍內的航跡偏差在不同風向條件下,亦會 有不同的表現,以圖 30 的順逆風側向 b 模式為例,航帶 39-40 的迴轉範圍之航跡 偏差明顯比航帶41-42 的迴轉範圍之航跡偏差小,兩航帶的條件差異在於由銜接路 徑轉彎進入航帶39-40 時,風向為逆風,而轉入航帶 41-42 時,風向為順風。

圖 31 迴轉範圍 30 公尺之各風向模式定位相關類別的有效點位

以迴轉範圍為 30 公尺統計出的各風向模式之定位相關類別的有效點位如圖 31 所示,但計算過後發現每個風向模式在此條件下所統計出來的姿態類別之有效 點位,其滾轉角偏差量(滾轉角與其基準值之差)之最大值皆超過10 度,表示在 迴轉範圍30 公尺內,UAV 還在轉彎的過程當中,還不到本研究設定的穩定狀態(滾

轉角偏差量在 10 度以內)。為了訂出合適的迴轉範圍,本研究對不同迴轉範圍的

圖 32 不同迴轉範圍之最大滾轉角偏差量絕對值比較圖

最大俯仰角偏差量如表 7 與圖 33 所示,各模式在迴轉範圍 30 公尺時即已達 到本研究設定的穩定值10 度以內,且側風逆向、側風順向與順逆風側向 a 模式之 最大俯仰角偏差量亦在此時達到穩態,而順逆風側向b 模式則在迴轉範圍 90 公尺 時才達到穩態。

圖 33 不同迴轉範圍之最大俯仰角偏差量絕對值比較圖

由以上最大滾轉角與俯仰角偏差量之計算,轉彎時最大俯仰角偏差量收斂至 10 度角以內的速度比最大滾轉角偏差量快,故迴轉範圍大小之訂定直接根據轉彎

表 7 不同迴轉範圍之最大俯仰角偏差量 迴轉範圍

(公尺)

俯仰角 基準值 (度)

俯仰角偏差量之最大值 (度)

側風逆向 側風順向 順逆風側向 a 順逆風側向 b 30 2.26 -8.35 -7.33 4.85 5.49 60 2.28 -8.37 -7.35 4.83 3.31 90 2.29 -8.38 -7.36 4.82 -2.46 120 2.29 -8.38 -7.36 4.82 -2.46 150 2.29 -8.38 -7.36 4.82 -2.46 180 2.27 -8.36 -7.34 4.84 2.46 210 2.26 -8.35 -7.33 4.85 2.47 240 2.26 -8.35 -7.33 4.85 2.47 270 2.25 -8.34 -7.32 4.86 2.48 300 2.26 -8.35 -7.33 4.85 2.47

後最大滾轉角偏差量回復至10 度角以內的速度來決定,四種風向模式完成轉彎時 之迴轉範圍如表 8 所示,由上述的探討,本研究將預設迴轉範圍訂為 90 公尺,此 時僅剩側風順向模式之最大滾轉角偏差量還超過10 度,但其值為-11.3 度,超出幅 度不大,且後續的衡量值之計算也將加入多個迴轉範圍的比較,以確保衡量指標 具備參考性。在迴轉範圍90 公尺條件下,以順逆風側向 b 模式為例,其定位相關 類別之有效點位分布如圖 34 所示,其中的黃色方框即為迴轉範圍,不予計算;而 圖 中 每 條 航 帶 的 結 尾 處 之 橘 色 方 框 , 是 該 航 帶 的 結 束 航 點 之 航 點 半 徑

(WP_RADIUS = 30 公尺),由於接觸到航點半徑所畫的圓即算到達該航點,所以 每條航帶在其結束航點前方30 公尺執行完畢,然後開始轉彎進入銜接路徑,前往 下一航帶。本研究規劃的每條航帶長度900 公尺,扣除航帶開頭的迴轉範圍 90 公 尺與航帶結尾的航點半徑30 公尺,故每條航帶可取得有效空拍影像的有效長度為 780 公尺。

圖 34 迴轉範圍 90 公尺(黃框)與航點半徑 30 公尺(橘框)示意圖 表 8 四種風向模式完成轉彎時之迴轉範圍

風向模式 完成轉彎之迴轉範圍 該迴轉範圍條件下之 最大滾轉角偏差量 側風逆向 60 公尺 -9.73 度 側風順向 120 公尺 -7.84 度 順逆風側向a 90 公尺 7.76 度 順逆風側向b 90 公尺 -7.85 度

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