一、飞行控制(zhì)系统
无人机飞(fēi)行控(kòng)制系(xì)统是指能够稳定无人机飞(fēi)行姿态(tài),并能控制无人机自主或半(bàn)自主(zhǔ)飞行(háng)的控(kòng)制系统,是无(wú)人机(jī)的大(dà)脑(nǎo),也(yě)是区别于航模的(de)最主要(yào)标(biāo)志,简称飞控。
飞(fēi)控的作用就是通过(guò)飞控板上的陀(tuó)螺仪,对四轴(zhóu)飞行状态(tài)进(jìn)行快速调整(都是瞬间的(de)事,不要妄想用人肉完成)。如发现右(yòu)边力量大,向左倾斜,那么就减(jiǎn)弱右边电流输出,电机变慢、升力变小(xiǎo),自然就不(bú)再向左倾斜。如果没(méi)有飞(fēi)控系统,四轴飞行(háng)器就会因为安装、外界干扰、零件(jiàn)之间的不一致等原因形成飞行力量不(bú)平衡,后果就是左(zuǒ)右、上(shàng)下地(dì)胡乱翻滚(gǔn),根本无法飞行。
工作过程大致如下(xià):飞控系统实时采集各传(chuán)感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的(de)由地面(miàn)测控(kòng)站上行信道送来的控(kòng)制命令及数据,经计算处理,输出控制(zhì)指令给执(zhí)行机构,实现(xiàn)对无人(rén)机(jī)中各种飞行模态的(de)控(kòng)制和对(duì)任务设(shè)备(bèi)的管理与控(kòng)制(zhì);同(tóng)时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系(xì)统、任(rèn)务设备的工作(zuò)状(zhuàng)态参数(shù)实时传送给机载无线电数据终端,经(jīng)无线(xiàn)电下(xià)行(háng)信道发送回地面测控站。飞(fēi)控系统(tǒng)的硬件主要包括:主(zhǔ)控制模块、信号调理(lǐ)及接口模块、数(shù)据采(cǎi)集(jí)模块以(yǐ)及(jí)舵机驱动模块等。
二、增稳(wěn)云台
功能(néng):稳定平台,对于任务设备来说太重要了(le),是用来给相机增稳的(de)部分,几(jǐ)千米的高度(dù)上误(wù)差个几分几秒就能差出(chū)去几(jǐ)十(shí)米。它主要(yào)通过传感器感知机身的动作(zuò),通(tōng)过电机驱(qū)动让相机保持原来的位置,抵消机(jī)身晃动或者震动的影响(xiǎng)。云台主(zhǔ)要(yào)考察几个(gè)性能:增稳精度(dù)、兼(jiān)容性(一款云台能适配几款(kuǎn)相机(jī)和镜头)和转动范(fàn)围(分为俯仰(yǎng)、横滚和(hé)旋转三(sān)个轴),如果(guǒ)遇(yù)到变焦相机,就(jiù)更加考验云台的(de)增稳精度了,因为经过长距离的(de)变焦,一点点轻(qīng)微的(de)震动都会让画面抖动得很厉害。
现时的航(háng)拍云(yún)台主要由(yóu)无刷电机(jī)驱(qū)动,在水(shuǐ)平、横(héng)滚、俯仰三个(gè)轴向对相机进行增(zēng)稳,可搭载的摄影器材从小(xiǎo)摄(shè)像头到GoPro,再到微(wēi)单/无反相机,甚至(zhì)全画幅单(dān)反(fǎn)以及专业级电影机都可以。摄影器材越(yuè)大,云台就越大,相应的机架也就越(yuè)大。
分类:目前市面上常见的(de)有三(sān)轴增稳云台和两轴(zhóu)增稳云台。
三轴稳定航(háng)拍(pāi)云台是现在主流航(háng)拍无人机(jī)所采(cǎi)用(yòng)的航(háng)拍防抖云台,如:昆明劲鹰无人机,优点是对航拍时的画面有全方位(wèi)的稳定,保证(zhèng)画(huà)面清(qīng)晰稳定;而缺点(diǎn)是工程(chéng)造(zào)价较贵,由(yóu)于电机控制(zhì),所以相对会耗电,降低航拍的续航时间。
两轴稳定航拍云台(tái)其实是三轴(zhóu)稳定航拍云台的缩减(jiǎn)版,在市场上一些定位在低端(duān)产品的无人机所(suǒ)大量采用,原(yuán)因(yīn)是两轴稳定器能够降(jiàng)低成本,省去了垂直方向上的稳定补偿(cháng),对耗电也会(huì)有所帮助。大多航拍用的(de)无人机都(dōu)是轴对(duì)称的(de)结(jié)构,而轴对称结构(gòu)在垂直方(fāng)向上的晃动都不是(shì)太厉害。
无人机航拍云(yún)台上的耗电是影响无人机飞行的(de)一大因素,在稳定云(yún)台的(de)电(diàn)机耗电(diàn)上,有网友实(shí)际(jì)测试,在其他因素相同的(de)情况(kuàng)下(xià),在(zài)不安装航拍云台下,飞行时间(jiān)能够长达26分钟,而安装航拍云(yún)台后,飞行时(shí)间下降至18分钟,安装了云(yún)台后下降了30%的续航时间(jiān)。
三、图(tú)像传输系统
无人(rén)机图像传输(shū)系统就是将天空中处(chù)于飞行状(zhuàng)态(tài)的无人机所拍摄的画面实时稳定的(de)发射给地面(miàn)无线图传遥控接收设(shè)备。
整个图传工作过程大致如下(以数(shù)字图传为例):无人机上挂载的视频拍摄装(zhuāng)置将采集的视频信号(hào)传输到安装在无人机上的(de)图(tú)传信号发(fā)送器,然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信(xìn)号(市面上单卖的(de)无(wú)人机(jī)图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频(pín)段可选,抗干扰能(néng)力、带宽各(gè)有不同(tóng))传送(sòng)到(dào)地面的(de)接收系统,由接(jiē)收系(xì)统再(zài)通过HDMI传输到显示设(shè)备上(显示器(qì)或平板电视(shì)),或者是通过USB传输到手机与平板电脑(nǎo)上。由此,操(cāo)控者就(jiù)能实时地监控到无人机航拍(pāi)的图像。
无人机飞行范(fàn)围有限,过(guò)大会遥控信(xìn)号变差,同时(shí)实时高清(qīng)图传也是个问题。图像传输距离的远近,图(tú)像传输质量的好坏,图(tú)像传输的稳定性等是衡量无人机图传性能的关键因素。同时图像传输(shū)系统(tǒng)的性能是区分无人(rén)机档次的一(yī)个关(guān)键因(yīn)素。
现有的图传主要有(yǒu)模拟和数字两(liǎng)种,而其组成部(bù)分主(zhǔ)要(yào)由发射端、接(jiē)收端和(hé)显示端三部(bù)分。
(1) 模拟图传
早期的图传设备都采(cǎi)用的是模拟制(zhì)式(shì),它的特点是只要图(tú)传发射端和接收(shōu)端工作(zuò)在一个频段(duàn)上,就可以(yǐ)收到画面。
优点:
1)价格低廉(lián),市面上的(de)模拟图传(chuán)发射和接受套装通(tōng)常在1000元以内
2)可以多个接收同时接(jiē)收视频信(xìn)号,模拟(nǐ)图(tú)传的发射端相当于(yú)广播,只要接收端的频率和发射端一(yī)致,就可以(yǐ)接收(shōu)到视频(pín)信号,方便多人观看;选择(zé)较(jiào)多、搭配不(bú)同的(de)天线(xiàn)可实现不同的(de)接收效果;
3)工(gōng)作距离较远(yuǎn),以常用的600mw图(tú)传(chuán)发射为例,开阔(kuò)地工作(zuò)距离在2km以上;
4)配合无信号时显示雪花的(de)显(xiǎn)示屏,在信号微弱时(shí),也能勉强判断飞机姿态;
5)一体化的视频接受及(jí)DVR(录像)和FPV专用视频眼镜技术成熟(shú),产品(pǐn)选择多;
6)视频信号基本没有延迟,对于低空高速飞行必备。
缺点:
1)发射、接(jiē)受和天线的产品质量良莠(yǒu)不齐,新手玩家选(xuǎn)择困难;
2)易受(shòu)到同(tóng)频干扰,两个(gè)发射端的(de)频(pín)率若接近时,很有(yǒu)可能导致(zhì)本机的视频信(xìn)号被别(bié)人的图传信号(hào)插入(rù),导致(zhì)飞机丢失;
3)接线、安装,调试需要一定(dìng)经验,对于新手而(ér)言增加学习成本;
4)飞(fēi)行(háng)时安装连接天线、接(jiē)收端(duān)电池、显示器支架等过程繁琐;
5)没有DVR(视频录制)功能(néng)的接收端(duān)无法实时回看(kàn)视频,而有DVR功能的接收端(duān)回看视(shì)频也(yě)较为不便(biàn);
6)模拟图传发射端通常安装(zhuāng)在(zài)机身外,影响一体机的美观;
7)玩家个人安装的图传天线若(ruò)安装不当,可能在有的飞行姿态下会被(bèi)机(jī)身遮挡,导致此时接(jiē)受信号欠佳,影响(xiǎng)飞行安全;
8)视频带宽小,画质(zhì)较差,通常分辨率(lǜ)在640*480,影响拍摄时的感观。
适应人群:有一定(dìng)基础,对(duì)穿越飞行等(děng)项(xiàng)目热衷的进阶玩家
(2) 数(shù)字(zì)图传
现在厂商所开发的无人(rén)机套机通常(cháng)都(dōu)搭载了专(zhuān)用的数字图传(chuán),它的视频传输方式是通(tōng)过2.4g或5.8g的数字(zì)信号进(jìn)行。
优点:
1)使用方便,通常只(zhī)需在遥控器上(shàng)安装手机(jī)/平板电脑作为显示器即(jí)可;
2)中高端(duān)产品的(de)图像传输质量较高,分辨(biàn)率可达720p甚至1080p;
3)中高端(duān)产品的传输距(jù)离亦可达2km,与普通模(mó)拟(nǐ)图传相媲美;
4)实时(shí)回看拍摄的照片和视频方(fāng)便;
5) 集成在(zài)机身内,可靠性较高(gāo),一(yī)体化设计(jì)较为美观。
缺(quē)点:
1) 中高端产品的(de)价(jià)格昂贵;
2) 低端(duān)产品(pǐn)的有效距离短和图像延迟问题非常严重,影响(xiǎng)飞行体(tǐ)验和远距离飞行(háng)安全(quán);
3) 普通手机和平板电脑在没有配(pèi)备(bèi)遮(zhē)光罩(zhào)的(de)情况下,在室外环境下飞行时,较(jiào)低(dī)的屏幕亮度(dù)使得(dé)飞(fēi)手难以看清画面;
4) 限于厂商实力和研(yán)发成本(běn),不同(tóng)的数字图传对手机/平板作为显示器的兼容性没有充分验证,某些(xiē)型号可能适配较差。
适应(yīng)人群:新手玩家,中高端数字图传(chuán)亦可适(shì)应高端玩家要求,但对于穿越飞行而言目(mù)前的(de)数字图传延迟仍然较要(yào)实现航拍功(gōng)能(néng)时需外接显示器或使用手机/平板电(diàn)脑作为显示器。

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