基于多视角无人机群的烟 plume 扩散三维表征

本研究提出一种用于烟 plume 扩散动力学三维表征的高级多视角无人机群成像系统。该系统由一架管理无人机和四架工人无人机组成，每架无人机配备高分辨率摄像头和精确GPS模块。管理无人机通过图像反馈自主检测并定位于 plume 上方，然后指挥工人无人机围绕该区域以同步圆形飞行路径捕获多角度图像。首先估计这些图像的相机姿态，然后将图像按批次分组处理，利用神经辐射场(NeRF)生成 plume 动力学随时间的高分辨率三维重建。现场测试表明，该系统能够以约1秒的时间分辨率捕获关键 plume 特征，包括体积动力学、风向引发的方向性变化和抬升行为。该系统生成的三维重建为增强烟 plume 扩散和火灾蔓延预测模型提供了独特的现场数据。总体而言，无人机群系统为野火、火山喷发、人为燃烧和工业过程中的污染物排放和输送提供了高分辨率测量平台，最终支持更有效的火灾控制决策并减轻野火风险。