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支晓栋:推动产品迭代发展,把控制精度变为仪器精度

飞马 机器人新品发布,支持PPK和RTK定位模式,做到了比较好的效果。

  2017年6月13日,第六届地理信息开发者大会(WGDC2017)在北京国家会议中心盛大开幕。大会由空间信息产业创新创业服务平台泰伯主办,秉承不断引领和促进空间信息技术创新与变革的宗旨,WGDC已走过六个年头,如今成为全球最具前瞻性的跨界创新风向标。

  14日上午,飞马机器人专场开幕。飞马机器人副总裁支晓栋发表精彩演讲,以下为现场实录(未经本人确认):

泰伯网

  支晓栋:刚才也说到了我们的产品,我们的理念是软硬件结合,把硬件发挥到极致,软件做到最优。所以我们发布的第二款产品是我们的“无人机管家专业版”。

  在具体说它的一些功能之前,我想简单跟大家回顾一下我们无人机管家的发展历程。无人机管家从去年的3月份,随着我们F1000产品上线发布到现在一年多一些的时间,我们经历了三个大版本的迭代,四十多次小版本的一个迭代。所以,我们的软件在1.0的时候,其实定位是一个满足应急和监测的快拼软件。其实是为了让整个系统,尤其F1000得到一个很好的应用。然后,经过我们继续研发到2.0时代的时候,我们支持了传统测绘的立体测图和精度的保证。所以我们的产品升级为一个满足测绘生产的专业性软件。再接着我们经过这大半年时间的沉淀,为适应现在无人机在各行各业的快速发展,无人机专业版的定位是满足泛测绘的一个全影像成果工作站。后面,我再给大家逐步展开来讲。

  首先,我们先看一下无人机管家包含的模块。熟悉我们产品的用户大家都知道,传统的功能模块就直航线直飞行是航线设计,这可能是我们数据获取的部分,下来这三个模块都是围绕着数据模块来展开的,我们能想到的生产中会碰到的一些环节,是在治理图中来体现;接下来是我们质量监控模块,这个地方我稍微强调一下,整个无人机管家大家其实看到的是PC端的软件,其实后台还有我们一整套的一个研发云端的软件,我们叫“飞马云。

  基于这个飞马云的话,我们不仅可以让大家在云端看到自己的一些信息的统计和一些可视化的展示,而且基于这套新系统,还可以进行我们产品的主动维护,设备的维护更新,包括将来我们做一些云端监控之类的,都可以通过我们飞马云接口很方便的进行集成。

  最后,我们新增了两个小模块,这个大家可能都不太了解。第一个是我们的飞马三维浏览器。其实做这个的主要目的,一方面是因为我们的无人机管家专业版已经支持了三维产品的数据生产,其本身需要一个三维浏览器展示成果。还有就是这是整个地理信息发展的热点,我们也是基于三维浏览器想在设计应用方面开发更多的功能。当然,这个过程需要跟各位客户,需要跟各个行业去结合,做出大家需要的东西。另一方面,我们在整个终端支持上,也从之前PC端的软件升级成双系统的软件,推出了IPAD无人机管家,主要解决产品的飞行和航线设计,和数据获取等。

  这个功能其实刚才我们也提到了,都是我们之前大家了解的一些功能,这就不再多说了。但是第二个的话我再说一下,我们管家的一个总体理念,就是为客户提供一个可复制的高精度作业模式。这是我们一直的重要理念,大家都做了,其实整个航测精度影响的环节是比较多的,包括仪器本身的,包括客观的天气条件。当然我们解决这个问题途径就是软硬件一体化解决方案,不止是要做最好的硬件,也要做最好的软件解决方案。

  然后这个总结叫3D高精度,其实是我们总结的三个最主要的特点。高精度其实是我们设备从硬件到软件的整个处理的基本属性,下面我来给大家讲一下无人机专业版升级。

  第一个,大家看到了是3D版的智航线,这个地方无人机管家在2.0和1.0的时候都是一个二维的软件,3.0的时候我们就升级到了全三维的界面。当然这不简单说是为了好看,我们的目的,第一方面是我们的航线设计,尤其是像这些传统的山区,其实整个高层数据对我们航线设计是非常重要的,所以我们保留了之前的一个传统。我们是三维场景的界面,后台接入了在线类似于谷歌等这些高成分影像数据作为我们设计的第一个基础的本体数据。

  第二个我们支持了在我们体制下的一个精细数据的航线设计,比如说像这张图,它其实先是用F200大面积获取了这个地方的机器模型,我们把这个模型导入到我们的航线设计软件中就可以对一些单栋的建筑做一个精细的航线设计,获取1-2厘米高分辨率的数据成果。这两种方式结合起来的话,它不止是能获取一些机器航线,包括将来我们在一些环境复杂的区域,比如说边坡区域获取一些高精度的边坡数据,在城市数据获取一些高精度的数据等等,都提供了一个航线设计的可行性,所以这是三维航线最重要的一个体现。

  除此之外的话,我们还继续研发了一些使用效率上的小改进,比如我们的断点续飞功能,让获取更加智能。包括我们之前也支持的,像条带状的航线,条带状的倾斜航线,包括我们的全像倾斜,十字交叉航线的倾斜,包括环绕等等,其实我们航线设计最终就一个目的,用最简洁易用的方式获得简洁的数据。

  第二部分想跟大家展示一下我们3D的飞行监控。可能有些人会讲飞行监控主要看指标,其实我们可以看一下下面,这是我们之前的一个,就是延续下来的逻辑就是我们整个飞行监控软件,称为引导式飞行监控。

  在我们的软件中分成两部分:一类是可选式的引导模式,就是包括设计安装注意事项,还有一个就是强制性的检查项目,这两项其实做在这里都是解决大家的学习成本的问题,这样我们就可以避免人为的去记很多事情,确保飞行安全。

  然后这个是刚才说到了三维的飞行监控,其实左边是我们PC端对实际飞行数据的回放,右边是PAD的回放。其实它的整个飞行过程,从起飞到降落的信息是非常直观呈现在我们面前的。这比只盯一些指标,或底下的数字来发现和预警一些问题更直观。并且通过在上面飞行的过程,包括它的飞行轨迹都可以一览无余。这个对于我们有效的进行飞行监控是非常大的提升。最终还是符合大家飞行安全的问题。

  这个3D是我们3D的成果。

      首先是我们处理的流程,我们还是秉承着软件一贯的特点,就是一键式操作,从最开始设计软件的时候就有一个初衷,希望把专业性和应用性结合起来,这样的话能让更多的用户,能真的把航测这件事从获取到数据成果,都能走下来。

  这是我们的一个软件“一键空三”,刚才我们也解释为什么全影像成果,其实现在基于影像成果基本上都权限支持,包括我们的三维模型,DSM,独创的2.5D的模型,真的是全影像成果的一个展示。大家可以看到这是两张影像成果图,左边是我们传统的DOM,右边是真知影像,这其实是大家一直追求的事情,我们要的影像图是要正摄的视角。随着这几年技术的进步,不管是传感器、硬件、算法,我们现在能得到一个正摄摄影像,这其实是我们真正需要的图,解决了我们航空摄影领域一个基本需求。

  其次,其实涉及到我们生产中。其实台下有很多生产单位的领导,这个大家都知道,现在传统无人机一方面分辨率越来越高,但咱们中国发展非常快,到城乡结合部去楼都非常的高,其实就造成一个很大的问题,就是这个楼的倾倒问题。所以,在传统无人机的数字生产,也就是成果生产里面,修图其实是一个占了很大分量的事。那我们做这个影像,希望把修图,倾倒这些事情从技术上解决。

  第三,它又能延伸出很多其他的应用。传统的主要做挂图和展示性的东西,但是现在基于我们正摄影像,其实它可以做一些调查类的,或者第一季度的一些线化采集,这也是有别于传统正摄影像一个新的生产工艺,所以这是我们一个正摄影像的成果体现。

  第二方面是我们做的一个三维模型。当然这个大家可能也见得比较多了,三维模型的话其实现在以3D为代表,自动化的三维模型也非常多。做的话针对相机和飞行效果做一些优化,当然在技术方向上还有很多的工作去做。技术上也需要不断的去进步,比如像一些建筑,其实相对于3D的话还是有一些差距,但是我们相信,随着我们自己设计的相机,自己设计飞行模式的发展,会把硬件的优势跟算法的优势做一个最好的结合,尽快迭代出更好的成果。当然基于这个成果大家可以看到,我们现在的效果就是这些细节结构都已经能够作出很好的表达,并且上面做一些精度的采集,包括咱们现在也在尝试的基于三维产品的线化图,经过测试,精度方面都是没有问题的。

  第三方面,其实DMS的应用是非常多的。

       首先,它的一个应用是为我们提供了正摄影像的可行性。因为我们有精细的DSM才能去做正摄。第二基于DSM数字产品进行一些,比如自动化等高线的采集。最后一个是我们叫2.5D模型。这个我想简单说一下,2.5D模型的话,其实它有两个方面的应用,首先2.5D模型,它有别于三维模型最大的区别就是,它是基于正摄影像来处理。我的相机拍摄还是一个单相机,但是通过提高重叠度,获取更高密度的数据,它是可以进行大范围机器地形的一个建模,做一些矿坑,这种大面积地形经过测试,首先它能很好的三维还原,另外在上面进行精度的采集,也有非常好的保证。

  其实大家可以看到,我们的总结叫兼顾正摄飞行效率和侧面纹理,适合非精细大范围三维场景建模这么一个技术。其实大家现在用的也比较多,一直就是有一个尴尬,它的应用和飞行效率之间的矛盾。因为不管是选的方案还有F200的方案,其实整体来说它比单相机的效率还要低很多,所以我们推出这么一种解决方案,就说在大家对这个房屋或者对模型的精细度要求没有那么高的时候,通过我们专门的飞行方式获取一种类似于左边这种2.5D模型的数据,我们会最大程度的保证它的侧面的完整性,所以通过这种数据大家看的话,对于一些管理的应用来说,它的侧面纹理包括模型的效果,房屋的结构其实已经能满足需要,但是同时我们又保留了高效率的属性,所以我们觉得2.5D模型会在一些大范围应用中有一个非常重要的位置。

  最终基于一系列成果的支撑,专业版才敢叫全成果影像工作站。当然还需要完善进步,目前无人机管家专业版从影像成果的角度进行一个全覆盖,那也就是说利用我们的飞马整个软硬件系统,我们从数据获取到最终的成果都是自动化的获取途径。

  这是我们全成果影像工作站的工作流程,这个就不再细讲了。然后第二个的话就是3D我跟大家分享完了,第二个就是高精度的概念,其实这个问题现在炒得也比较火,我也分享一下我们这两年做相关产品的一个过程。其实我们飞机的话,现在是F1000,F200,F300,到未来往后的产品,其实从测绘的角度来说,我们的目标都是希望把控制精度变成仪器精度。

  这句话怎么讲?因为现在精度是通过控制点来保证的,但我们目标是希望把它做成仪器精度,通过它的GPS指标、角度指标,在没有飞之前,我就知道飞三百米的成果精度是多少。我相信这是大家最希望看到的一个产品,就是说我的结果是可预知的,而不是像现在做一个项目,大家都知道它的影像环节非常多。

  所以在总的目标推动下,我们的发展历程是这样子的:第一款是F1000,在这个时代我们定位是检测型的飞机,它是没有采用高精度的方案,基本上就是一个单点定位的无人机系统。从F200开始,我们跟天宝在进行合作,集成了高端高精度的定位板卡,首先板卡在应用模式上采用的是PPK后处理模式,尤其是大范围作业的时候,通讯等一系列的问题;第二个是采取了20HZ,会比常规的赫兹数量高一点;第三个采用的都是GPS多清的系统;最后是我们板卡本身精度的一个保证。所以整体的话,我们F200是PPK的作业模式,并且这个飞机在用户那儿得到了大量的使用,包括常规的方式等等。

  今天我们发布的F300这个产品。F300从定位模式上支持了PPK和RTK,可能很多人就要问,为什么又把这个支持回来?因为刚才也说到了大范围数据采集的话,它会有一个链路的问题。其实我们在这里面还是解决一些问题,首先我们的RTK是依托数层面来做的,在大范围使用上还是有非常大的好处。第二就是赫兹数更新到了50HZ。而且最重要的是:第一个虚拟参考站的引入,因为我们有RTK整个体系,可以用千寻的方案,这样的话大家获取高精度就更加方便了。另外,F300将来可以针对一些海上或者更边缘的地区进行高精度的采集,并且我们的应用模式变成了最优轨迹,就是基于PPK和RTK的数据,两种数据互补形成最高质量的轨迹。

  所以F300的应用模式在定位这件事情上,基本上已经做到了现在主流技术都使用到了,做到了比较好的效果。在将来的话,其实就是刚才我说的,我们可能会继续完善,再把整个高精度整合上来,然后最终我们的目标是做成仪器型的一个精度。

  这个简单跟大家分享一下,在今年3月份发布的软件版本已经支持到了3种版本模式:第一个无控制模式。其实最近大家也说的比较多,我把我们做的几个关键点跟大家分享一下。第一个,我觉得还是定位精度的保证,这是基本;第二个,就是说我们对我们飞机的飞行轨迹姿态进行大量的统计和优化,这样能保证我们20HZ下采样的精度是优于毫米级的,这两个保证我们获取的高精度是真的高精度。第三个是传感器的优化,现在我们微单创业期,这两种方式不是割裂去用的,是结合在一起去用的,因为纯自检,你的数据不好保证,其实这个问题在我们系统里应该说不存在,因为我们整个高精度的定位模块跟我们飞控是整合在一起的,所以我们的延迟天生就非常小,我们的测算基本上是在五个毫秒以内的。

  最后一个是匹配和空三算法的精度,各种地形的匹配极度,包括空三技术,尤其是基于高精度附加参数的定向算法,这也是我们做的核心的一个东西。但是刚才底下的话我其实用引号引起来,这个真的精度保证是非常重要的,因为早期PPK的应用,虽然大家精度也都说很高,但实际上它的精度有很多误差进来,并没有做到真正的高精度。另外就是空三算法上的优化。基于这些保证我们也做了一些案例,第一个是实验厂的一些数据,大家可以看一下,精度也都是非常好的,在我们软件中绿色的是空三预测的点位,这只是基于高精度做的一个成果。

  第二个是我们的工程数据,这个其实是去年9月24日在武汉做的10平方公里的数据测试,影像分辨率是8厘米,它的精度也是非常好的。我觉得总结来说的话,其实它是在一定范围内,一定高度其实是可行的,但它的影响因素也有很多,包括它的纹理,包括刚才说到的范围等等,所以针对影像应用,我们非常欢迎用户提出需求,跟我们一起做测试,把技术更加完善。

  然后我们的PPK其实就是一个稀少控制点的模式,基于我们的高精度,基于我们的测量经验,尤其是各种地形各种纹理的情况下,到底怎么做?我们会基于大数据,总结出经验提供给大家,包括一些布控方案。基于这些技术的话,最终,大范围的数据获取也会给出一个整体解决方案。所以,刚才我们讲的3D高精度,我觉得这是我们无人机管家专业版它特点的总结,非常感谢大家。

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