1. 航点任务规划概述
各位工程师朋友，欢迎来到《航点任务规划实战手册》。我是你们这门课的主讲人，一个在无人机行业摸爬滚打了十来年的老飞手兼系统工程师。
咱们开门见山。什么是航点任务规划？说白了，就是给无人机画一条“空中路线图”，告诉它：你从哪起飞、经过哪些点、在哪个位置拍照、飞多快、干完活怎么回来。这不是遥控器上随便打杆，而是让飞机全自动执行一套预设好的动作序列。
我刚开始接触这行时，觉得手动飞也挺好。直到有一次做大型变电站巡检，手动飞了三个架次，回来一看素材——有两段关键位置根本没拍到。嗯，从那以后，我再也不敢轻视航点规划了。
1.1 什么是无人机航点任务
航点任务，英文叫 Waypoint Mission。它由一系列按顺序排列的航点组成。每个航点都绑定了飞机的状态参数：位置、高度、速度、朝向，以及到达后要执行的动作。
你可以把它想象成给飞机写了一份“飞行剧本”。飞机就是演员，按剧本走位、表演。你只需要在地面站软件上把剧本写好，上传，然后一键起飞。
核心定义：航点任务是无人机按照预设的经纬度、高度、速度及动作序列，自主完成从起飞到降落的完整飞行过程。
1.2 应用场景：三个典型战场
航点规划不是实验室里的玩具，它每天都在真实世界里解决实际问题。我挑三个最常见的场景聊聊。
1.2.1 测绘与建模
测绘是航点规划最成熟的应用之一。你需要覆盖一片区域，拍出正射影像或三维模型。
- 带状测绘：公路、河道、管线，沿着一条线飞，航点排成蛇形。
- 面状测绘：矿区、工地、农田，用“之”字形航线覆盖整个面。
- 环绕建模：古建筑、烟囱、高塔，让飞机绕目标转圈，每个航点拍一张。
我记得有个项目，客户要测一个大型矿坑的土方量。手动飞的话，光航线就要画半天。我用航点规划，设置好边界和重叠率，5分钟生成航线，飞机自己飞了20分钟，回来数据直接进软件算量。客户当场就懵了——这效率，绝了。
1.2.2 电力与管线巡检
巡检场景对航点精度要求极高。杆塔、导线、绝缘子，每个部件都要拍到。
- 杆塔巡检：每个塔设一个悬停点，云台对准塔头，拍完再飞下一个。
- 导线巡检：沿着导线走向设航点，保持固定距离和高度，匀速飞行。
- 管道巡检：油气管道、输水管道，沿管线设点，重点区域加密。
我的经验：巡检航线一定要留安全余量。高压线附近有强电磁干扰，GPS精度会下降。我习惯在杆塔两侧各加一个过渡点，让飞机提前调整姿态，避免急转弯撞线。
1.2.3 植保与喷洒
植保无人机对航点规划的要求不太一样。它更看重覆盖均匀性和喷洒重叠率。
- 地块规划：根据农田边界自动生成航线，转弯处自动减速。
- 变量喷洒：不同区域设置不同喷洒流量，航点携带流量参数。
- 地形跟随：山地果园需要飞机随地形起伏，保持相对高度不变。
植保这块我踩过坑。有一次在丘陵地带做果树喷洒，我按平地设的航点高度，结果飞机飞到山坡上时离树冠只有1米，差点撞上。后来我学乖了——地形起伏大的地方，必须用带高程数据的航点，或者开启实时地形跟随。
1.3 航点规划的核心要素
一个航点，看起来就是地图上的一个点。但背后藏着四个关键参数。少一个，任务就可能出问题。
| 参数 | 说明 | 常见范围 | 我的建议 |
|---|---|---|---|
| 坐标 | 经纬度，决定航点的水平位置 | WGS84 坐标系 | 用 RTK 打点，精度到厘米级 |
| 高度 | 相对起飞点或海拔高度 | 10m ~ 500m | 复杂地形用相对高度 |
| 速度 | 到达该点后的飞行速度 | 1m/s ~ 15m/s | 转弯处提前减速 |
| 动作 | 到达后执行的操作 | 拍照、悬停、变焦、喷洒 | 动作时间要留够 |
1.3.1 坐标——一切的基础
坐标错了，后面全白搭。我见过有人直接用手机地图点选航点，结果飞机飞到田埂上去了。为什么？手机地图的精度只有5-10米，而测绘要求厘米级。
我个人习惯：重要航点一定用 RTK 设备现场打点。如果条件不允许，至少用卫星图放大到最大比例尺再点选。坐标格式也要统一，别混用度分秒和十进制。
1.3.2 高度——安全与效果的平衡
高度直接影响拍摄分辨率和飞行安全。飞高了，视野大但细节少；飞低了，细节清晰但风险大。
- 测绘：一般 80m-120m，保证地面分辨率在 2-5cm。
- 巡检：距目标 10m-30m，太近有碰撞风险。
- 植保：距作物冠层 1.5m-3m，太高药液飘移严重。
注意：高度是相对高度还是绝对高度？很多新手搞混。相对高度是相对于起飞点，绝对高度是海拔。如果你在山上起飞，用绝对高度可能让飞机撞山。我建议：非平地场景一律用相对高度，或者用 DSM 数字表面模型辅助规划。
1.3.3 速度——效率与质量的博弈
飞得快，效率高，但照片容易模糊，喷洒不均匀。飞得慢，质量好，但电池撑不住。
我一般这样设速度：
- 测绘：8-12m/s，快门速度要匹配，避免运动模糊。
- 巡检：2-5m/s，慢速通过，云台有足够时间对焦。
- 植保：4-7m/s，太快药液打不进去。
还有一点：转弯处的速度要单独设。我曾经图省事，全程统一速度，结果飞机在急转弯时侧倾过大，云台画面直接歪了。现在我会在转弯前加一个减速点，让飞机平稳过弯。
1.3.4 动作——让飞机干活
航点不只是飞过去，还要干活。常见的动作有：
- 拍照：单拍、连拍、定时拍。测绘一般用定时拍，保证重叠率。
- 悬停：到达后停稳再执行动作，适合精细巡检。
- 云台控制：俯仰角、偏航角，让相机对准目标。
- 负载控制：喷洒开启/关闭、喊话器播放、抛投器释放。
动作的时序很重要。我见过一个案例：航点设了“到达后立即拍照”，但飞机还没停稳就拍了，照片全糊了。正确的做法是：先设悬停2秒，再拍照，再悬停1秒，然后飞向下一个点。
1.4 知识体系总览
下面这张图，把本章的核心内容串起来了。你可以把它当作整个航点规划的“地图”。
这张图你看懂了吗？中心是航点任务规划，三个应用场景是它的主要战场，四个核心要素是每个航点必须包含的参数。后面的章节，我们会逐一深入每个要素的细节。
1.5 本章小结
航点任务规划，说白了就是让无人机按你的想法自动飞行。它不是什么黑科技，而是一套严谨的工程方法。
- 你知道了航点任务的定义——一份给飞机的“飞行剧本”。
- 你了解了三个典型场景——测绘、巡检、植保，各有各的脾气。
- 你掌握了四个核心要素——坐标、高度、速度、动作，一个都不能少。
我个人觉得，学航点规划最好的方式就是动手。找个空旷的场地，设三个航点，让飞机飞一圈。看看它是不是按你设的路线走？速度对不对？动作执行了没有？