GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI UAV EBEE PLUS THẾ HỆ MỚI CỦA HÃNG SENSEFLY

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI UAV

EBEE PLUS THẾ HỆ MỚI CỦA HÃNG SENSEFLY

TS. Lê Đại Ngọc, Phòng BĐVT

         

Trong năm 2016, hãng SenseFly đã cho ra mắt sản phẩm thiết bị không người lái UAV thế hệ mới với tên gọi là eBee Plus. Đây là loại UAV cánh bằng được thiết kế chuyên dụng nhằm đáp ứng cho công tác bay chụp ảnh đạt hiệu quả và có độ chính xác cao. Theo Giám đốc điều hành Jean-Christophe Zufferey của SenseFly chia sẻ: “Hệ thống eBee Plus là công cụ tuyệt hảo cho các tổ chức địa không gian thực hiện thành lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh. Việc nâng cấp bộ thiết bị xác định tọa độ tâm ảnh RTK/PPK cùng với kéo dài thời gian chuyến bay lên một giờ đã cho phép các kỹ thuật viên hoạt động trong lĩnh vực đo đạc khảo sát, xây dựng và GIS dễ dàng thực hiện giải pháp tự động hóa thu thập và xử lý dữ liệu địa lý với độ chính xác cao”. Bài báo giới thiệu thiết bị UAV thế hệ mới eBee Plus của hãng SenseFly Thụy Sĩ.

Hình 1. Thiết bị UAV eBee Plus

1.    Thiết bị UAV eBee Plus

eBee Plus được thiết kế nhằm mang lại 3 lợi ích chính như sau:

·       Vùng chụp phủ lớn cho hiệu quả tối ưu: trong công tác thành lập bản đồ, eBee Plus có thể chụp phủ với diện tích hơn 1 km2 cho mỗi chuyến bay, hơn bất cứ các UAV khác có cùng trọng lượng.

·       Độ chính xác cao theo yêu cầu (HPoD - High Precision on Demand): eBee Plus được tích hợp sẵn các chức năng RTK/PPK cho phép xác định tọa độ tâm ảnh với độ chính cao, không cần thiết phải bố trí các điểm khống chế ảnh mặt đất GCPs nên tiết kiệm được thời gian và chi phí đo đạc ngoại nghiệp.

·       Thiết bị thu nhận hình ảnh hoàn hảo: một thiết bị máy ảnh camera được thiết kế phù hợp với mỗi ứng dụng, có tên là S.O.D.A (Sensor Optimised for Drone) do chính hãng senseFly chế tạo. Đây là bộ cảm  biến đầu tiên được phát triển dành riêng cho công tác bay chụp ảnh UAV, cho phép chụp ảnh màu RGB với độ sắc nét cao trong các điều kiện sáng khác nhau.

Thiết bị bay eBee Plus có trọng lượng nhẹ, cất cánh bằng cách phóng tay cho phép thu thập dữ liệu từ trên không rất hiệu quả. Thời gian trung bình cho mỗi chuyến bay là 59 phút, tùy thuộc vào máy ảnh mang theo và điều kiện gió khi bay. Kết quả là dành rất ít thời cho công việc lập kế hoạch bay và thay pin cho mỗi chuyến bay và dành nhiều thời gian cho việc thu thập chính xác dữ liệu không gian. eBee Plus có thể bay chụp làm bản đồ với diện tích 2.2 km2/chuyến bay ở độ cao bay 122m, tối đa có thể đạt 40 km2/chuyến bay khi tăng độ cao bay.

Hình 2. Ảnh trực giao tích hợp chồng xếp với mô hình số bề mặt DSM

(Độ phân giải GSD: 3cm; diện tích: 72ha; độ cao bay chụp: 122m)  

Thông số kỹ thuật

Phần cứng
Sải cánh	110 cm (43.3 in)
Trọng lượng	1.1 kg (2.4 lb)
Động cơ	điện, không chổi than, độ ồn thấp
Phạm vi kết nối vô tuyến (Radio link)	bình thường là 3 km (có thể lên tới 8 km trong điều kiện lý tưởng) / 1.86 mi ( có thể tới 4.97 mi)
Cánh có thể tháo rời	có
Máy ảnh (được cung cấp)	senseFly S.O.D.A.
Máy ảnh (tùy chọn)	Parrot Sequoia, thermoMAP
Phần mềm
Phần mềm điều khiển và lập kế hoạch bay	eMotion 3
Phần mềm xử lý ảnh (tùy chọn)	Pix4Dmapper
Hoạt động
Lập kế hoạch bay tự động trong môi trường 3D	có
Tốc độ bay	40 -110 km/h (11-30 m/s or 25-68 mph)
Khả năng chịu gió	lên tới 45 km/h (12 m/s or 28 mph)
Thời gian bay tối đa	59 minutes
Hạ cánh tự động	với độ chính xác ~ 5 m (16 ft)
Yêu cầu điểm khống chế mặt đất GCPs	Không (khi RTK / PPK được kích hoạt), tùy chọn (khi RTK / PPK không được kích hoạt)
Cất cánh bằng tay (không cần đến giá phóng máy bay)	có
Kết quả
Vùng chụp nhỏ nhất với độ cao bay 120 m (400 ft)	2.2 km2 (0.85 mi2)
Vùng chụp lớn nhất với độ cao bay 2,500 m (8,202 ft)	40 km2 (15.4 mi2)
Độ phân giải mặt đất	1 cm (0.4 in) / pixel
Độ chính xác tuyệt đối X, Y, Z (RTK / PPK được kích hoạt hoặc có đo GCPs)	3 cm (1.2 in) / 5 cm (2 in)
Độ chính xác tuyệt đối X, Y, Z (không RTK / PPK, không đo GCPs)	1-5 m (3-16 ft)
Máy ảnh senseFly S.O.D.A.
Loại bộ cảm	RGB (20 megapixel)
Kích cỡ bộ cảm	1-inch (optical format)
Kích thước vật lý pixel (CCD)	2.33 μm
Cửa chớp máy ảnh	Hình cầu
Độ phân giải mặt đất (với độ cao bay 122 m/400 ft AGL)	2.9 cm/px (1.1 in/px)
Bộ bảo vệ chống bụi và va đập	có

Độ chính xác tuyệt đối

PPK (thu tín hiệu tần số kép)

RTK (cải chính tức thời)

Đcx cao (có đo GCPs)

Đcx cao (hậu xử lý)

Đcx cao (thời gian thực)

Không có Trạm Base or Trạm tham chiếu ảo

Trạm Base (Biết trước/Không biết trước tọa độ gốc)

Trạm tham chiếu ảo

Đcx cao (thời gian thực)

RTK, PPK luôn sẵn có

Chế độ đo độc lập (RTK/PPK không kích hoạt)

Hình 3. Các phương pháp đo trạm Base được tích hợp sẵn với eBee Plus

2.    Các máy ảnh được tích hợp với UAV eBee Plus

Hãng SenseFly đã nghiên cứu phát triển tích hợp nhiều chủng loại máy ảnh camera khác nhau với các dòng sản phẩm UAV như eBee (loại phổ thông), eBee Ag (loại dùng riêng cho lĩnh vực nông nghiệp), eBee RTK (loại bay chụp có xác định tọa độ tâm ảnh), eBee Plus (loại chuyên dụng cho khảo sát lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh). Tùy thuộc vào mỗi bài toán ứng dụng khác nhau, người sử dụng có thể lựa chọn các thiết bị UAV cùng với các máy ảnh phù hợp

Danh sách các máy ảnh của hãng cung cấp đến khách hàng bao gồm:

senseFly S.O.D.A. là máy ảnh đầu tiên được senseFly thiết kế chế tạo chuyên dụng để phục vụ cho công tác đo ảnh UAV, cho phép chụp ảnh màu RGB với độ sắc nét cao trong các điều kiện sáng khác nhau, tạo ra ảnh orthophoto sống động và mô hình số bề mặt DSM chính xác cao.
Parrot Sequoia Là bộ cảm chụp ảnh đa phổ nhỏ và nhẹ nhất từng được hãng cung cấp. Nó bao gồm 04 sensor 1.2 MP tương ứng 4 kênh cận hồng ngoại, rìa đỏ, đỏ và xanh lá cây và 01 sensor 16 MP RGB tương ứng chụp ảnh màu RGB. Nhưu vậy trong cùng một chuyến bay cùng lúc sẽ thu đồng thời ảnh với 4 kênh phổ riêng biệt và ảnh màu tự nhiên. Máy ảnh này được dùng chủ yếu trong các ứng dụng nông nghiệp: phân loại các vùng thực vật, giám sát sức khỏe cây trồng và sinh trưởng của thực vật …
WX Máy ảnh này có độ phân giải 18.2 MP có thể lắp được cho tất cả các loại UAV do hãng chế tạo (eBee, eBee Ag, eBee RTK, eBee Plus). Nó cho phép thu nhận ảnh trong dải phổ sóng nhìn thấy và thiết lập các thông số chụp ảnh hoàn toàn tự động.
S110 NIR Máy ảnh S110 NIR được thiết kế cho eBee Ag, có độ phân giải 12 MP, dùng chuyên cho mục đích khảo sát nông nghiệp. Nó cho phép thu nhận ảnh ở kênh phổ cận hồng ngoại (NIR band), vùng phổ này tương ứng với bức xạ phổ mạnh của đối tượng thực vật. Các tham số chụp ảnh có thể thiết lập thủ công và dữ liệu ảnh thô (RAW files) được hỗ trợ đầy đủ bằng phần mềm kèm theo thiết bị eBee Ag.
S110 RE Không giống như máy ảnh NIR ở trên, máy ảnh S110 RE với độ phân giải 12 MP cho phép thu nhận ảnh ở kênh rìa đỏ, đây là vùng phổ có sự thay đổi bức xạ thực vật từ thấp lên cao. Các tham số chụp ảnh của máy ảnh S110 RE được thiết lập một cách thủ công và dữ liệu ảnh chụp thô được quản lý bằng phần mềm kèm theo thiết bị eBee Ag.
thermoMAP Máy ảnh thermoMAP được thiết kế cho eBee và eBee Ag để thu thập các đoạn phim video nhiệt và bức ảnh chụp nghiêng, cho phép tạo ra các bản đồ nhiệt ở các khu vực cần khảo sát (ví dụ để lập bản đồ phân phối nước, kiểm tra hệ thống thủy lợi hoặc đánh giá các tính năng của tấm pin mặt trời).

3.    Bộ phần mềm điều khiển bay chụp ảnh eMotion 3

Kèm theo với thiết bị bay eBee Plus, hãng đã phát triển bộ phần mềm điều khiển bay và quản lý dữ liệu ảnh chụp eMotion 3. Phần mềm này cho phép lập trình các chuyến bay trong môi trường 3D, lập kế hoạch bay tự động, kết nối CSDL qua điện toán đám mây, trực tiếp cập nhật thời tiết, tích hợp mô hình số độ cao DEM để nâng cao tính an toàn bay.

EMotion 3 cho phép quản lý chuyến bay và lưu trữ dữ liệu một cách dễ dàng, giảm thiểu thời gian cho các nhiệm vụ lập kế hoạch, thao tác thay đổi pin và chuẩn bị dữ liệu cần thu thập. Vì vậy, người vận hành có thể tập trung vào kết quả, chứ không phải quan tâm nhiều đến các hoạt động điều khiển.

·       Thiết kế các phân khu chụp hoàn toàn tự động trong eMotion 3, xem Hình 4 dưới đây.

·       Hỗ trợ thiết kế liên kết nhiều chuyến bay khác nhau cho các dự án bay chụp có quy mô lớn, mang lại hiệu quả cao.

·       Nhập dữ liệu mô hình số độ cao cập nhật của khu chụp, giúp cho các chuyến bay an toàn hơn và bay bám địa hình chính xác hơn.

·       Có sẵn chức năng quản lý dữ liệu chuyến bay - xử lý tham chiếu tọa độ địa lý và chuẩn bị các ảnh chụp cần thiết cho quá trình xử lý ảnh tiếp theo, hạn chế tối đa sự cố tương thích phần mềm của bên thứ ba, đồng thời cho phép tính toán tọa độ tâm ảnh RTK / PPK.

Hình 4. Phần mềm điều khiển bay chụp ảnh eMotion 3

Kết luận

Như vậy có thể khẳng định hệ thống eBee Plus là sự lựa chọn lý tưởng cho các cơ quan, tổ chức hoạt động trong lĩnh vực địa không gian. Thêm vào đó, nhờ vào danh mục chủng loại các máy ảnh tùy chọn khá phong phú, người sử dụng  dẽ dàng có được sự linh hoạt trong giải quyết các công việc khảo sát thành lập bản đồ đòi hỏi độ chính xác cao.

Tài liệu tham khảo

1.    https://support.pix4d.com Hướng dẫn sử dụng phần mềm xử lý dữ liệu UAV Pix4D.