⒉飞行测试
⑴试验区概况
为了验证该平台作业半径、续航能力以及载荷作业性能指标等，本文开展了飞行试验，试验区位于海南省三亚市东部海域，东起分界洲岛海域，西至蜈支洲岛海域，东西长107km，南北宽70km，测区包括分界洲岛、蜈支洲岛等海岛，海岸线滩涂、人工建筑设施等。
⑵航线设计
常规监测任务包括分界洲岛可见光/红外视频成图、条带模式下的海岸带SAR成图。光电吊舱可见光为变焦镜头，焦距范围为4.3～129mm，设计地面分辨率为0.5m，旁向重叠度为35%，根据摄影比例尺公式反算焦距为11.5mm，因此在飞行作业中需要将可见光焦距锁定为11.5mm。红外镜头为定焦镜头，焦距为30mm，成像单元物理尺寸为18μm，设计地面分辨率为0.5m，旁向重叠度35%，按照航摄比例尺式⑵计算航高为820m，共敷设11条航线。
f/H＝μ/D ⑵
式中，f为焦距，μ为成像单元物理尺寸，D为地面分辨率，H为设计航高。
由于对海雷达天线与垂直方向的夹角为85°～88°，为了满足水平探测距离为50km的要求，根据三角函数计算飞行航高在2620～4374m，而作业区域的空域管控为3500m以下，因此在SAR条带成像模式，本文设计定高3000m飞行，采用右侧式作业方式。具体航线设计如图8所示
图8 常规监测任务光电吊舱航线设计
应急监测任务模拟飞机从某机场起飞到目标海域开展船只搜索、识别、查证与跟踪等，其航线设计为从机场到目标海域为固定航线，到达目标海域后进行大半径绕飞，操控对海雷达搜索目标船只，锁定跟踪。应急监测实际飞行航迹如图9所示。蓝色轨迹为指挥舱在飞行前规划的辅助飞行航线，红色为实际作业飞行航迹，包括红色矩形框的绕飞航迹和长条状折返航迹。
图9 应急监测实时规划航迹结果
⑶试验结果
视距指挥舱部署在三亚市某机场，距离试验区最远距离190km，卫通便携式地面站部署在青岛海洋实验室，距离试验区2300km，在整个试验过程中，地面接收站与飞机之间通讯正常，无中断，光电吊舱获取的视频数据实时回传地面。任务规划航时约4.5h，为了验证平台续航能力，在完成任务规划航线继续在试验区绕飞，总载荷质量为137kg，理论续航25h，实际飞行22h后安全降落。通过试验结果可知，该海洋监测平台的作业半径、续航能力、通信距离均满足设计指标要求，平台实际飞行及数据回传地面指挥舱如图10所示。图10a为CH-4无人机起飞和降落时的画面，图10b为指挥舱内载荷监控席位实时画面，其中最上方屏幕为AIS实时画面，中间屏幕为光电吊舱红外模式目标锁定跟踪实时画面。
(a) (b)
图10 CH-4无人机实际飞行作业图(a)
及实时回传软件界面(b)
针对常规监测任务获取的分界洲岛可见光、红外视频数据及其对应的遥测数据，开展遥测数据解析、红外视频增强、视频关键帧提取、视频地理编码、关键帧拼接等处理，得到分界洲岛可见光及红外视频拼接全图，如图11所示。
(a) (b)
图11 分界洲岛可见光(a)、红外(b)视频拼接效果
由处理结果可以看出，分界洲岛全貌可见光和红外视频影像获取清晰，由于没有在地面布设控制点，选择借助国家地理信息公共服务平台天地图卫星遥感影像数据评估成果精度。首先将拼接成果叠加在三维地理信息平台中，以天地图卫星遥感影像地图为基准，均匀选取同名地物点进行平面距离量测，分析其中误差，统计数据如表5所示。
表5 试验成果数据精度统计表(单位：m)
在无控制条件下可见光拼接影像，如下图11所示，其相对坐标中误差为15.35m，红外拼接影像相对中误差为21.09m。
对海雷达条带成像模式对海岸线目标区域进行探测，获取SAR数据，经过辐射校正、地理编码、几何纠正、拼接等处理得到目标区域SAR成像结果，部分成果及局部放大图如下图12所示，SAR成像清晰无噪点，条带宽度满足设计指标要求，坐标相对中误差为6.30m。
图12 对海雷达条带模式下成像结果
