1. 航点任务概述
各位同学好，我是老张。干无人机系统这行十几年了，今天咱们聊聊航点任务。说白了，航点任务就是给无人机画一条“数字航线”，让它按你设定的点一个个飞过去。每个点都带着坐标、高度、速度，还有到了那个点要干什么——比如拍照、悬停、抛投。
我刚开始接触这玩意儿的时候，觉得不就是设几个GPS点嘛，有啥难的？后来真上了项目才发现，这里面的门道深着呢。你想想看，一个测绘任务几百个航点，物流配送要精确到厘米级，巡检还得考虑避障和动作时序……嗯，咱们一步步来。
1.1 什么是航点任务
航点任务，也叫Waypoint Mission。它是无人机自主飞行的核心模式之一。无人机按照预先设定的一系列空间位置点（航点），依次飞行并执行指定动作。
每个航点本质上是一个“四维指令”：
- 三维空间位置：经度、纬度、海拔高度
- 一维时间/速度约束：到达时间或飞行速度
- 动作指令：到达后执行的操作
核心概念：航点任务不是简单的“点对点”飞行，而是一套完整的任务脚本。无人机是执行者，航点是剧本。
我在做电力巡检项目时遇到过一件事：有个同事把航点高度设错了，结果无人机在高压线下方飞，差点撞上。从那以后，我每次检查航点任务，第一件事就是看高度——这个习惯救了我好几次。
1.2 航点任务的应用场景
航点任务的应用场景很广，但真正落地的就三大块：测绘、巡检、物流。我分别说说我的体会。
1.2.1 测绘
测绘是航点任务最成熟的应用。说白了就是让无人机按规划好的航线飞，把地面拍下来，后期合成正射影像或三维模型。
| 测绘类型 | 航点特点 | 典型参数 |
|---|---|---|
| 正射影像 | 网格化航点，等间距 | 航高100m，航向重叠80%，旁向重叠60% |
| 倾斜摄影 | 多角度航点，五方向 | 航高80m，倾斜角45°，五镜头同步 |
| 带状测绘 | 沿路径布点，弯道加密 | 航高120m，航点间距30m |
我记得有个河道测绘项目，河岸两边全是树。常规网格航线根本拍不到河堤。后来我手动在河岸两侧各加了一排加密航点，让无人机沿着河堤飞“之”字形。效果出奇好，甲方很满意。
1.2.2 巡检
巡检对航点任务的要求更高。因为不光要飞到位置，还要在特定角度、特定光照条件下采集数据。
- 电力巡检：每个铁塔设一个悬停航点，云台对准绝缘子串拍照
- 管道巡检：沿管道走向布点，每500m设一个检查点
- 桥梁巡检：桥墩、桥底、桥面分别设航点，调整云台俯仰角
我的经验：巡检航点一定要加“动作延时”。比如到达航点后悬停3秒再拍照，等无人机姿态稳定了，照片才不会糊。我曾经吃过这个亏，拍回来的照片全是虚的，白飞一趟。
1.2.3 物流
物流配送是航点任务的新战场。起降点、中转点、投放点，每个点都有严格的时间窗口和动作要求。
物流航点有几个特殊之处：
- 起降点：需要精确到厘米级，通常用RTK定位
- 中转点：避开禁飞区、人口密集区
- 投放点：需要低空悬停、精准抛投
说实话，物流这块我还在摸索。去年参与了一个海岛配送项目，海风大、信号差，航点规划得特别保守。每个航点之间加了风速监测动作，风速超标就自动返航。安全第一嘛。
1.3 航点任务的核心要素
不管什么应用场景，航点任务都离不开四个核心要素：坐标、高度、速度、动作。我一个个拆开讲。
1.3.1 坐标
坐标是航点的“身份证”。常用的坐标系有三种：
| 坐标系 | 单位 | 适用场景 | 精度 |
|---|---|---|---|
| WGS-84 | 度（°） | 通用GPS导航 | 米级 |
| UTM | 米（m） | 测绘、局部规划 | 厘米级 |
| GCJ-02 | 度（°） | 国内地图加密 | 米级 |
注意：国内使用无人机必须用GCJ-02坐标系，直接使用WGS-84坐标会导致位置偏移。我曾经在项目里吃过这个亏，无人机飞出去500米才发现偏了30米，赶紧切回GCJ-02才救回来。
1.3.2 高度
高度分两种：相对高度和绝对高度。
- 相对高度：相对于起飞点的高度。适合地形平坦的区域。
- 绝对高度：基于海平面的海拔高度。适合山区、复杂地形。
我个人习惯在山区用绝对高度，平原地带用相对高度。为什么？山区地形起伏大，相对高度容易撞山。我有一次在云南做项目，用相对高度设了120米，结果无人机直接撞上了山腰——因为起飞点在山脚，山顶比起飞点高了200米。从那以后，山区项目我全部用绝对高度。
1.3.3 速度
速度决定了航点之间的飞行效率。但速度不是越快越好。
| 速度范围 | 适用场景 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 3-5 m/s | 精细巡检、拍照 | 照片清晰度高，但耗时长 |
| 8-12 m/s | 常规测绘、巡检 | 平衡效率与质量 |
| 15-20 m/s | 物流运输、快速转场 | 电池消耗快，转弯半径大 |
嗯，这里有个坑：转弯处的速度一定要降下来。我见过有人把全程速度设成15m/s，结果无人机在转弯时直接飘出去了，航点根本对不准。我的做法是：转弯前一个航点设减速，转弯后一个航点再加速。
1.3.4 动作
动作是航点任务的“灵魂”。没有动作，航点就只是个坐标点。
常见的航点动作包括：
- 悬停：到达后保持位置，等待指令
- 拍照：触发相机快门，单拍或连拍
- 录像：开始/停止录像
- 云台控制：调整俯仰角、偏航角
- 抛投：释放挂载物（物流场景）
- 返航：任务结束或异常时自动返航
关键点：动作的执行顺序和时序控制。比如“到达航点→悬停2秒→云台对准→拍照→等待3秒→飞往下一个航点”。这个时序写错了，任务就全乱套了。
我一般会在任务脚本里加一个“动作校验”步骤。说白了就是模拟执行一遍，看看每个动作的触发时间对不对。这个习惯帮我避免了好几次事故。
1.4 航点任务知识体系
下面这张图是我自己整理的航点任务知识体系，涵盖了从概念到落地的核心链路。你把它存下来，后面每章都会用到。
这张图把航点任务的脉络理清楚了。从定义出发，到三大应用场景，再到四个核心要素，最后落到具体的技术参数。后面的章节，我们会沿着这个框架一步步深入。
好了，第一章就到这里。记住这四个要素：坐标、高度、速度、动作。后面的所有内容，都是围绕它们展开的。咱们下章见。