视野,，地面覆盖，重叠需求，FPS，飞行速度等的计算公式

一、计算相机视野与重叠需求

1. 相机参数

• IDS UI-5280CP：
  • 分辨率：2456x2054 像素。
  • 传感器：假设为 1/1.8" CMOS（常见型号），尺寸约 6.78 mm（宽）× 5.67 mm（高）。
  • 焦距：未知，假设为 8 mm（典型广角镜头），后续可调整。
  • FPS：10 Hz（每 0.1 秒一帧）。

2. 视野（FOV）计算

• 公式：
  • 水平视野（HFOV）：HFOV = 2 × arctan(传感器宽度 / (2 × 焦距))。
  • 垂直视野（VFOV）：VFOV = 2 × arctan(传感器高度 / (2 × 焦距))。
• 计算：
  • HFOV = 2 × arctan(6.78 / (2 × 8)) ≈ 47.2°。
  • VFOV = 2 × arctan(5.67 / (2 × 8)) ≈ 40.0°。

• 地面覆盖：
  • 假设飞行高度为 H 米：
    • 水平覆盖（W）= 2 × H × tan(HFOV/2) ≈ 2 × H × tan(23.6°) ≈ 0.873 × H。
    • 垂直覆盖（L）= 2 × H × tan(VFOV/2) ≈ 2 × H × tan(20.0°) ≈ 0.728 × H。
  • 示例：H = 50 米：
    • W ≈ 0.873 × 50 ≈ 43.65 米。
    • L ≈ 0.728 × 50 ≈ 36.4 米。

3. 重叠需求

• 前向重叠（99%）：
  • 前向步长（沿飞行方向的距离）：L × (1 - 0.99) = L × 0.01。
  • H = 50 米时：36.4 × 0.01 = 0.364 米。
• 侧向重叠（50%）：
  • 侧向步长（航线间距）：W × (1 - 0.5) = W × 0.5。
  • H = 50 米时：43.65 × 0.5 = 21.825 米。

4. FPS 与速度

• FPS = 10：
  • 每 0.1 秒拍摄一帧。
• 飞行速度（V）：
  • V = 前向步长 / 时间间隔 = 0.364 m / 0.1 s = 3.64 m/s。
• 验证：
  • 速度 3.64 m/s 在无人机能力范围内（典型 2-5 m/s）。

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 二、飞行规划

在 250x250 米区域内实现上述参数。

1. 区域覆盖

• 面积：250 × 250 = 62,500 平方米。
• 航线数量：
  • 每条航线宽度 = 侧向步长 = 21.825 米。
  • 航线数 = 250 / 21.825 ≈ 11.45，取整为 12 条。
• 每条航线长度：250 米。
• 总帧数：
  • 每航线时间 = 250 / 3.64 ≈ 68.7 秒。
  • 每航线帧数 = 68.7 × 10 ≈ 687 帧。
  • 总帧数 = 687 × 12 ≈ 8244 帧。

2. 设置飞行路径

• 工具：QGroundControl。
• 步骤：
  1. 打开 QGroundControl，连接无人机。
  2. 进入“Plan”视图，选择“Survey（网格）”模式。
  3. 绘制多边形：
     • 输入 250x250 米区域的四个顶点（例如经纬度坐标）。
  4. 设置参数：
     • 高度：50 米（可根据焦距调整）。
     • 前向重叠：99%。
     • 侧向重叠：50%。
     • 速度：3.64 m/s。
     • 相机：
       • 选择“Custom Camera”。
       • 宽度：2456 像素，高度：2054 像素。
       • 传感器：6.78 mm × 5.67 mm。
       • 焦距：8 mm。
     • 触发模式：时间间隔，0.1 秒（100 ms）。
  5. 保存为 .plan 文件。

3. 验证

• 模拟：在 QGroundControl 中预览航线，确保覆盖完整。
• 时间：总飞行时间 ≈ 68.7 × 12 / 60 ≈ 13.7 分钟，需确保电池足够。