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本研究的實驗規劃分為三個部分,分別為:規劃不同風向之路徑模式、飛行 參數選擇、製作目標路徑腳本,說明如下。

1) 規劃不同風向之路徑模式

本研究的實驗目的在於對小型無人定翼機之空拍路徑選擇做不同風 向及限制條件的評估,實地實驗時風向無法以人為方式改變,故本研究 以不同方向的飛行路徑來營造不同的風向條件,如圖 21 所示,圖中白點 為規劃的航點,由經度、緯度與高度組成,依航點可建立多航帶之空拍 路徑。若實驗時風向為西風,則圖 21 (a) 的航帶風向為側風,其中藍色 路徑之航帶執行順序為東至西,兩航帶之間的銜接路徑會遭遇逆風;紅 色路徑為西至東,兩航帶之間的銜接路徑則是順風飛行。圖 21 (b) 的航 帶風向為順風與逆風,藍色路徑執行順序為南至北,紅色路徑執行順序 為北至南,兩航帶之間的銜接路徑皆遭遇側風。以此路徑設計概念,可 規劃出不同風向條件的飛行路徑,且在同一次飛行中執行完畢。

圖 21 營造不同的風向條件之路徑設計

2) 飛行參數選擇 距離 (great-circle distance),並以此為輔,在 Mission Planner 地面 站軟體上定出一個正方形的實驗空拍區域,如圖 22 所示,如此 可確定與正方形的任一邊平行的路徑之長度相等,方便規劃路 徑。

圖 22 正方形實驗空拍區域

b) 以 Mission Planner 在上述正方形區域進行航點規劃

c) 撰寫航點距離計算程式,驗證每種路徑模式的目標路徑總長度相 等。

除了航點的數量及距離外,還必須控制每種模式的航帶數量必須為 偶數(成對),以西風環境下的東西向(順逆風)模式為例,順風的航帶 數量必須與逆風的相等,以避免實驗數據偏向順風或逆風。

3) 製作目標路徑腳本

以上述路徑設計概念規劃出來的實驗飛行路徑如圖 23 所示,目標路 徑由47 個航點組成,其中 H 標示的所在地為 home 點,UAV 將由此點起 飛,往航點2 前進,接著將依序飛抵航點 3、航點 4,一直到航點 47。

圖 23 不同風向之路徑模式的航點規劃

目標路徑由四種不同風向之路徑模式組成,如圖 24 所示。若風向為 西風時,航點4 至航點 11 組合成第一種路徑模式,如圖 24 (a),其航帶 方向為南北向,航帶風向為側風,執行順序由東至西,銜接路徑風向為 逆風,簡稱側風逆向模式。航點16 至航點 23 為第二種路徑模式,如圖 24 (b),其航帶風向亦為側風,但銜接路徑風向為順風,簡稱側風順向模式。

航點27 至航點 34 為第三種路徑模式,如圖 24 (c),其航帶風向有兩條是 順風、兩條是逆風,執行順序由南至北,銜接路徑風向是側風,簡稱順 逆風側向a 模式。航點 39 至航點 46 為第四種路徑模式,如圖 24 (d),其 航帶風向亦為順逆風,銜接路徑風向也是側風,但航帶執行順序為由北 至南,簡稱順逆風側向b 模式。

圖 24 四種不同風向之路徑模式

每種路徑模式由四條航帶構成,每條航帶皆為 900 公尺長,而相鄰 兩航帶的航帶間距,也就是銜接路徑的長度,皆為78 公尺,故每種路徑 模式的目標路徑總長度皆為3912 公尺。航帶間距的決定,關係到空拍影 像的側向重疊率,依空拍相機HTC RE 之參數與飛行高度 120 公尺計算,

要達成目標側向重疊率60%,航帶間距必須在 81.2 公尺以內,故將航帶 間距設為78 公尺。

四種不同風向之路徑模式的詳細資料如表 4所示,航點規劃完成後,

在 Mission Planner 地面站軟體上將其存成目標路徑腳本,以供實驗飛行 時使用。

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