Полезная нагрузка  БЛА для АФС

 

В зависимости от целей съемки местности в состав съемочного модуля БЛА могут входить:

·                 цифровая фотокамера видимого диапазона;

·                 инфракрасная цифровая камера ближнего инфракрасного (ИК) диапазона;

·                 тепловизор дальнего ИК диапазона;

·        локационное оборудование, например эхолот;

·        cчётчик Гейгера или другие датчики для экологического мониторинга

Съемочные  камеры можно разделить на 3  класса:

-крупноформатные

 -среднеформатные

 -бытовые(калиброванные)

К крупноформатным камерам относятся:

·         кадровые камеры с размером матрицы свыше 200 мегапикселов;

·         цифровые аэрофотосканеры, генерирующие вместо снимков фиксированного размера «цифровой ковер» произвольной длины;

·         уникальная аэросъемочная система (A3, Visionmap), которая за счет вращения объективов поперек линии полета и сверхбыстрому фотографированию снимает за одно вращение очень широкую полосу, используя всего два объектива и два сенсора небольшого формата

·         Две последние категории цифровых аэрофотокамер относятся к крупноформатным, поскольку обладают высокой производительностью.

Крупноформатные (или высокопроизводительные) камеры наиболее интересны для промышленной площадной съемки и предназначены для выполнения крупных проектов. Получаемые на выходе снимки могут быть использованы для решения широкого круга фотограмметрических задач с минимальными затратами на последующую обработку:

·         топографическое и кадастровое картографирование во всем диапазоне масштабов;

·         создание и обновление картографических материалов, ортофотопланов;

·         построение ортофотопланов и 3D-моделей местности;

·         решение задач инженерных изысканий;

·         оценка последствий и мониторинг чрезвычайных ситуаций;

·         результаты дополнительно можно применять в лесном и сельском хозяйствах, почвоведении, экологии, геологии, биогеохимии (практически в любой области применения NIR).

Крупноформатные (высокопроизводительные) цифровые аэросъемочные камеры(источник сайт Ракурса).

Вторая группа среднеформатных камер (предназначены для съемки небольших площадей или протяженных объектов) имеют размер матрицы 60 мегапикселов. Для среднеформатных моделей с размером матрицы 92 МП (UltraCamLp, Microsoft-Vexcel Imaging GmbH) и 132 МП (RMK-DX, Intergraph Z/I Imaging) можно ввести понятие супер-среднеформатная камера. Супер-среднеформатные камеры — это более доступные по цене, облегченные версии крупноформатных камер тех же производителей.

Среднеформатные цифровые аэросъемочные камеры.

К достоинствам 60-мегапиксельных среднеформатных камер можно отнести наличие сменных объективов, а также тот факт, что среднеформатная камера, как правило, представляет из себя базовый модуль в составе аэросъемочной системы. Докупив дополнительные модули (цветные, ИК, или тепловые), пользователь получает возможность комбинировать их с учетом различных съемочных задач. Комбинация одинаковых модулей позволяет совершить в ряде случаев апгрейд среднеформатной камеры до крупноформатной.

Общие направления:

·                Увеличение производительности по мере развития ССD-технологий.

·                Оснащение камер улучшенной электроникой по мере развития соответствующих технологий.

·                Компактная комплектация, интегрирующая в корпус камеры все необходимые компоненты, что упрощает процесс установки, позволяет, более эффективно использовать пространство самолета и повышает надежность системы за счет уменьшения количества соединений.

·                Дальнейшее развитие технологий для перспективной съемки в целях 3D-моделирования.

·                Развитие среднеформатных камер в качестве модульных систем.

Третья группа – бытовые (калиброванные) камеры, можно очень условно разделить на зеркальные и беззеркальные камеры в и разделить их скорее не по количеству пикселей, а по тому, что у зеркальных камер более большая и качественная матрица и к ней идет более качественная оптика, что и дает на данный момент превосходство зеркальных камер над беззеркальными. Но в отличии от крупноформатных и среднеформатных камер они имеют лишь один объектив и снимают сразу во всем видимом электромагнитном спектре.

	Крупноформатные	среднеформатные		Бытовые (калиброванные)
		Супер-среднеформатные	Среднеформатные	Зеркальные (полнокадровые, кропнутые зеркальные камеры)	Беззеркальные (беззеркальные камеры со сменной оптикой, мыльницы)
Цена, руб	300 000	150 000	100 000	600-3 500	200-1300
Кол-во мегапик-селей	Свыше 200	Свыше 90	Свыше 40	18-40	10-24

В качестве ПН для БЛА применяются качественные бытовые камеры, которые после калибровки могут успешно использоваться в картографии.

К самолетной нагрузке БЛА в ряде более дорогих аппаратов относятся зеркальные камеры, обеспечивающее лучшее качество изображение в паре с хорошим объективом.

Подход к выбору полезной нагрузки мультироторных БЛА немного отличается от самолетных и в первую очередь сориентирован на ее легкость. Так как аппараты с полезной нагрузкой 3 и более кг либо сильно ограниченны временем полета до 20 мин.), что сужает круг возможностей, либо имеют очень большие размеры.

В мультироторной индустрии очень популярны беззеркальные камеры на подобее SonyNex5-7.

У первого аппарата Zalaс индексом 421-21 в качестве камеры полезной нагрузки была GoPro3, которую фактически невозможно откалибровать и можно использовать только в целях мониторинга, У нового аппарата Зала 421-22 появилась кросс-платформенность подвесного оборудования. что дает возможность применять мультироторные и самолетные БЛА фирмы “Zala” более чем с 9-тью вариантами и комбинациями полезной нагрузки:

Варианты полезной нагрузки компании “Zala”

Такая кросс-платформенность и вариативность полезной нагрузки существуют, в данный момент,  на российском рынке только в компании "ZALA AERO GROUP".

Камеры	Мультироторные БЛА	Самолетные БЛА
Беззеркальные
Sony Nex 5 (16 Mpix), Sony Nex 7 (24 Mpix)	МИИГАиК Х4 Geoscan 401	Geoscan300              Geoscan101    Supercam 350
Ricoh_GR  (10 Mpix)		Gatewing X100
возможна комплектация 3-мя камерами по 10 Mpix		ПП-45 «Эльф»
(16 Мpix)		Swinglet CAM
(12 Мpix)		«Чибис»
GoPro 3 (12 Мpix)	Zala 421-21 Blaskor   Supercam Х8
OLYMPUS(12,3Мpix)	Microdrones md4-1000
(24 Mpix)	Zala 421-22
	air 170X - OperA НелкB4
Canon EOS 550D – 650D (18 Mpix )	"Дредноут"	«Дельта»
Canon EOS 5D Mark II (21 Mpix)		«Птеро-Е5» «Орлан 10»
Nikon D800 (36 Mpix)		«Птеро-СМ»

Все вышеперечисленные камеры имеют шторно-щелевой затвор, что не лучшим образом сказывается на точности привязки снимков. Еще одним важным фактором, который является минусом против бытовых неметрических камер – это непостоянство временного промежутка между  сигналом на  1 спуск затвора от автопилота и сам момент экспонирования снимка. То есть между тем как автопилот высчитает необходимый момент для создания снимка,  для выдерживания необходимого перекрытия между снимками,  и самим моментом создания снимка, от снимка к снимку проходит разный промежуток времени, этот промежуток не сильно но влияет на качесвто привязки,  а убрать эту, по сути случайную ошибку на бытовых камерах является сложной и не очень нужной задачей.

Большую популярность в качестве полезной нагрузки завоевала беззеркальная камера SonyNex, это связанно с компактностью камеры и хорошим качеством снимков и удобством управления, а также несущественные отличия форм-фактора новых моделей от предыдущих. К основным минусам данной камеры относят зачастую “мыльность” оптики и шторно-щелевой затвор.

Шторно-щелевой затвор есть на том же Nikon D800 и CANON5DMarkII, что также негативно влияет на точность привязки, но за счет качественного сенсора и оптики получается очень хорошие изобразительные свойства изображения. Эти аппараты ставятся на электрический БПЛА Птеро Е5 и бензиновый Птеро СМ (в БПЛА)

  

Сейчас большую популярность завоевывет камера SonyRX-1,  камера имеет полную матрицу (24 на 36мм) и центральным затвором. Ей в Базовой комплектации оснащенны: мультикоптер Геоскан 401 и самолетный БПЛА Геоскан 201.

Sony RX1

ТИП МАТРИЦЫ	Полнокадровая матрица формата 35 мм (35,8 мм x 23,9 мм) Exmor™ CMOS, соотношение сторон 3:2
ТИП ЗАТВОРА	Центральный
ЭФФЕКТИВНЫЕ ПИКСЕЛИ	Прибл. 24,3 мегапикселей
РАЗМЕРЫ (Ш X В X Г)	113,3 ммx 65,4 мм x 69,6 мм
МАССА	С аккумулятором и картой памяти: 482 г

Заключение:

Популярность беззеркальных неметрических камер будет только увеличиваться среди БЛА, так как и увеличивается сама популярность БЛА класса мини и микро. А увелечения количества пикселей и улучшения матриц сделает эту связку “фотоаппарат-БЛА” самой популярной в соответствующих сферах.

Источники:  Материал взят с сайта Ракурс