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一种改进无人机摄影测量系统航带设计算法 摘要：运用无人机进行摄影测量在近年来越来越受到重视，而航带设计是摄影测量过程中的第一步，其方法的好坏直接关系到运用无人机进行摄影测量的效率高低。基于此，本文详细介绍了一种改进了的用于无人机摄影测量系统航带自动生成的算法，该法运算速度快、精度高，且较于原方法，能够根据不同的地区自适应的计算出最佳航向角。笔者编程实现了此算法，将其用于实际区域航带设计，取得了良好的实用效果。 关键词：航带设计无人机最佳航向角摄影测量 Abstract: Using Unmanned Arial Vehicle (UAV) in the field of photogrammetry is increasingly popular in recent years. The strip design of UAV is the first step when put this technology into application as well as researches. Because of this, this article introduces an improved method of strip design. Compared with the traditional strip method, this one has a faster calculation as well as more accurate result. Besides, it can automatically decide the optimal heading angle according to different regions. This algorithm turns out to work well when the author puts it into actual use. Keywords: flight path design; UAV; optimal heading angle; photogrammetry 中图分类号：[TU198+.3]文献标识码：A文章编号： 1 引言 无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Arial Vehicle，缩写UAV)，是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。近些年来，无人机由于成本低、重量轻、体积小、灵活性高等特点，广泛应用于遥感与摄影测量中。 无人机在航带设计时，由于其不稳定性，需保证较高的航向和旁向重叠度。传统的航带设计方法为手工设计法，但是效率低下、精度不高。随着计算机技术的不断发展，自动化生成航带已成为一种趋势。毛定山等在06年提出了一种基于计算几何的航带设计算法，但是该算法灵活性不高，求交过程过于复杂。本文在此算法的基础上，对该算法进行了简化，并提出了一种自适应航向角的确定方法。笔者将其运用于某地无人机摄影测量航带生成的测试中，获得了良好的设计效果。 2 算法介绍 2.1 算法综述 毛定山等提出的基于计算几何的航带设计算法将测区抽象为无洞的多边形，且航向角 （按逆时针方向计算的航向与正北方向之间的夹角， ）固定。该方法先根据测区多边形和摄影基线 内插出各航带的横坐标值，然后进行相应航带的多边形求交计算，并内插出各曝光点的纵坐标。虽然它可以根据多边形凹凸性的不同，采用不同的求交算法，从而极大地提高了工作效率和设计精度，但同时也因为算法过于复杂，降低了计算效率。另外，该方法要求航向角 固定（或者人为给出），不能自动确定该值。 因此笔者在此法的基础上，尝试解决上述两个问题，提出了一种改进的基于计算几何的航带自动生成算法。 为了解决第一个问题，我们直接计算航带与多边形各边的交点（若为凸多边形，则应有两个交点，若为凹多边形，则交点数目应大于两个），从而得到各交点中纵坐标的最大最小值，然后根据这两个值内插出曝光点的纵坐标，这样就回避了多边形的凹凸性的问题。为了解决第二个问题，本算法采用枚举法，对于不同的 ，估算其航带总长，并将航带总长最小时的 作为最佳航向角。 同原方法一样，本算法计算前，需获取测区范围（多边形的各顶点坐标）和相关航摄资料（摄影比例尺、航向重叠度、旁向重叠度等）。、 2.2 算法流程 ① 确定测区范围（多边形），确定航摄资料（摄影比例尺分母 、航向重叠度 、旁向重叠度 、像幅边长 、 ）和飞机场位置。并根据上述参数，按照公式 计算出摄影基线 和航带间距 ； ② 令东西方向为X轴，南北方向为Y轴，设定航带初始航向角 （单位：度）、最佳航向角 、最短航带长度 为+ ； ③ 将