一、飞行(háng)控制(zhì)系统(tǒng)
无人机飞行控(kòng)制系(xì)统(tǒng)是指能够稳定(dìng)无人机飞行姿态,并能控制(zhì)无人机自主(zhǔ)或半自主(zhǔ)飞行的控制系统(tǒng),是(shì)无人机的大(dà)脑,也(yě)是区别于航(háng)模(mó)的最主(zhǔ)要标(biāo)志,简称飞(fēi)控。
飞(fēi)控(kòng)的作用就是(shì)通过飞控板上的(de)陀螺仪,对(duì)四轴(zhóu)飞行状态进行(háng)快(kuài)速(sù)调整(都是(shì)瞬间(jiān)的事(shì),不要妄(wàng)想用人(rén)肉完成)。如发现右边(biān)力量大,向左倾斜,那么就(jiù)减弱右边电流(liú)输出,电机变慢、升力变小(xiǎo),自然就(jiù)不再(zài)向左倾斜。如果没有飞(fēi)控(kòng)系统,四轴飞行器就会因为(wéi)安装、外界干扰、零件(jiàn)之间的不一(yī)致(zhì)等原因形成飞行力量不平衡(héng),后(hòu)果就(jiù)是左右、上下地胡乱翻滚,根本(běn)无法飞(fēi)行。
工作过(guò)程大致如下(xià):飞控系统实时采集各传感器测(cè)量(liàng)的飞行状态数据、接收无线电测(cè)控终端传输的由(yóu)地面测控站上行信(xìn)道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控(kòng)制指令(lìng)给执行机(jī)构,实现对无人机中(zhōng)各种飞(fēi)行模(mó)态的控制(zhì)和(hé)对任(rèn)务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机(jī)载电源系统、任(rèn)务(wù)设备的工作状态参数实时传送给机载无(wú)线电(diàn)数据(jù)终端,经无线电下行(háng)信道发送回地面(miàn)测控站。飞控系统的硬件(jiàn)主要(yào)包括:主控制模块、信号调(diào)理及接口模块、数据采集模(mó)块(kuài)以(yǐ)及舵机驱动模(mó)块等。
二、增稳云台
功能:稳(wěn)定平(píng)台,对于任(rèn)务设备来(lái)说太重要了,是用(yòng)来给相机增(zēng)稳的部分,几千米的高度上误(wù)差个几分几秒就能差出去几十米。它(tā)主要通(tōng)过传(chuán)感器感(gǎn)知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来(lái)的位置(zhì),抵消机身(shēn)晃(huǎng)动或(huò)者震动(dòng)的影响。云台主要考察几个性能(néng):增稳精(jīng)度、兼容性(一款(kuǎn)云台能适配几款相机和镜头)和转动范围(分为俯(fǔ)仰、横滚(gǔn)和旋转三个(gè)轴(zhóu)),如果遇(yù)到变焦相机,就更加考验(yàn)云台的增稳精度了,因为经过长距离的变焦,一点点(diǎn)轻微的震动都会(huì)让(ràng)画面(miàn)抖动得很厉害。
现时的航拍云台主要由无刷电(diàn)机驱动,在水平、横(héng)滚(gǔn)、俯(fǔ)仰三个轴(zhóu)向对相(xiàng)机进行增稳,可搭载(zǎi)的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机,甚至全(quán)画幅单反(fǎn)以及(jí)专业级电影机都可以。摄(shè)影器材越(yuè)大,云(yún)台(tái)就越(yuè)大,相应(yīng)的机(jī)架也就越大。
分类:目(mù)前市面上常见的有(yǒu)三(sān)轴增(zēng)稳云台和(hé)两轴增稳云台。
三轴稳(wěn)定航拍云台是现在主流航拍无人机所采(cǎi)用的航拍防抖云台,如:昆明劲鹰无人机(jī),优点(diǎn)是对航拍(pāi)时的画面有全(quán)方位的稳定,保证画面清晰稳定;而缺点是(shì)工(gōng)程造(zào)价较贵(guì),由于电(diàn)机(jī)控制,所以相对会耗电,降低航(háng)拍(pāi)的续(xù)航时间。
两轴稳定航(háng)拍云台其实是(shì)三轴(zhóu)稳定航拍云台的(de)缩减(jiǎn)版,在市场上一些定位在低端产品的无人机所大量采用,原因是两轴稳定(dìng)器能够降低成本,省去了垂直方向上的稳定补(bǔ)偿,对耗电也会有所帮助(zhù)。大多航拍(pāi)用的无(wú)人机都是(shì)轴(zhóu)对称的(de)结构,而轴对称结(jié)构在垂(chuí)直(zhí)方向上的晃(huǎng)动都不(bú)是太厉害。
无人机(jī)航拍(pāi)云台上的耗(hào)电是影响(xiǎng)无人机飞(fēi)行的一大因(yīn)素(sù),在(zài)稳定(dìng)云(yún)台的电机耗电上,有网友实际测试,在其他因素相同的(de)情况下,在不安装(zhuāng)航拍云台下,飞行时(shí)间能(néng)够长达26分钟,而(ér)安装航拍云台后,飞(fēi)行时间下(xià)降至18分(fèn)钟,安装了(le)云台后下降了(le)30%的续航时间(jiān)。
三(sān)、图像(xiàng)传输系统
无人(rén)机图像传(chuán)输系统(tǒng)就(jiù)是将天空中处于飞(fēi)行状态的无人机所拍摄(shè)的画面实时稳(wěn)定的发射给地面(miàn)无线图(tú)传遥控接收设(shè)备。
整(zhěng)个图传工作(zuò)过程大致(zhì)如下(以数字图传为例):无人机上(shàng)挂载的视频拍摄(shè)装置将采集的(de)视频信(xìn)号传输到安装在无人机上的图传信号发送器,然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信号(市(shì)面上单卖的无人机(jī)图(tú)传(chuán)套件(jiàn)有(yǒu)1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段(duàn)可选,抗干扰能力(lì)、带宽各(gè)有不同)传送到(dào)地面(miàn)的接收系统,由接收系统再通过HDMI传输到显示设备上(显(xiǎn)示器或平板(bǎn)电视),或者是通过USB传输到手机与(yǔ)平(píng)板电脑上。由此,操控者就能(néng)实(shí)时(shí)地监(jiān)控到无人(rén)机航拍的图像。
无人(rén)机(jī)飞行范围有(yǒu)限,过大(dà)会遥控信号变差,同时实时高清图(tú)传也是个(gè)问题。图像传输(shū)距离的远近,图像传输质量的(de)好坏,图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(tú)像传(chuán)输系统的性能是区分无(wú)人机档次的(de)一(yī)个关键因素(sù)。
现有(yǒu)的图传主要有模拟和数(shù)字两(liǎng)种(zhǒng),而其组成(chéng)部分主要由(yóu)发射(shè)端、接收(shōu)端和显(xiǎn)示端三部分。
(1) 模拟图传
早期的图传设备都采(cǎi)用的是模拟(nǐ)制(zhì)式(shì),它(tā)的特(tè)点是只要图传发射端和接收端工(gōng)作在一个(gè)频段上,就可以收(shōu)到画(huà)面。
优点:
1)价格低廉,市面上的模拟图(tú)传发射和(hé)接受套装通常在(zài)1000元(yuán)以内
2)可以(yǐ)多个接收同时接收视(shì)频(pín)信(xìn)号,模拟图传的发射端(duān)相当(dāng)于广播,只要接收(shōu)端的频(pín)率和(hé)发射端一致,就可以接收到视频信号,方便多人观看;选择较多(duō)、搭配(pèi)不同的天线(xiàn)可实现不同的接(jiē)收效(xiào)果;
3)工作距离较远,以常用的(de)600mw图传发射为例(lì),开阔地(dì)工(gōng)作距离在(zài)2km以(yǐ)上(shàng);
4)配合无信号时显示雪花的显示屏,在信号微弱(ruò)时,也能勉强判断飞机姿态(tài);
5)一(yī)体化的视频接受及DVR(录像)和FPV专用视频眼镜技(jì)术成(chéng)熟,产品选择多(duō);
6)视频(pín)信(xìn)号基本(běn)没(méi)有延(yán)迟,对(duì)于低空高速飞(fēi)行必备。
缺点:
1)发(fā)射、接受(shòu)和天线的(de)产(chǎn)品质量良莠不齐,新手玩家选择困难;
2)易受(shòu)到同频干扰,两个发射端的频率若接近时,很(hěn)有可能导致本机的视频(pín)信号(hào)被别人的图(tú)传信号插入,导(dǎo)致飞(fēi)机丢失;
3)接(jiē)线、安装,调试需要一(yī)定(dìng)经验,对(duì)于新手而言增加学习成本;
4)飞行时安装连接天线、接收端(duān)电池、显示器(qì)支架等过(guò)程繁琐(suǒ);
5)没有DVR(视频录制)功(gōng)能的接收端无法实时回看视频,而有(yǒu)DVR功(gōng)能的接(jiē)收端(duān)回(huí)看(kàn)视频也(yě)较为(wéi)不便(biàn);
6)模拟图(tú)传发射端通常安(ān)装在机身外,影响一体机的美观;
7)玩家个人安(ān)装的图传天线若安装不当,可能在有的飞行(háng)姿态下(xià)会(huì)被机身遮(zhē)挡(dǎng),导致(zhì)此时(shí)接(jiē)受信号欠佳,影响飞行安全;
8)视频带宽小(xiǎo),画质较差,通常分(fèn)辨率在(zài)640*480,影响拍摄时的感观。
适应(yīng)人群:有(yǒu)一定(dìng)基础,对穿越飞行等项目热衷的进阶玩家
(2) 数(shù)字图(tú)传
现在厂商所(suǒ)开发的无人(rén)机(jī)套机通常都搭载了专用的数字图传,它(tā)的视频传输(shū)方(fāng)式是通过2.4g或5.8g的数字(zì)信号进(jìn)行。
优点:
1)使用(yòng)方便,通常(cháng)只需在遥(yáo)控器上安(ān)装手机/平板电脑作(zuò)为(wéi)显示器即可(kě);
2)中高端产品的图(tú)像传输质量较高(gāo),分辨(biàn)率可达720p甚至1080p;
3)中高端(duān)产品的传输距离亦可达2km,与普通模拟图传相媲(pì)美;
4)实时回看拍摄的照片和视(shì)频(pín)方便;
5) 集成(chéng)在机身内,可靠性较高,一体化(huà)设计较为美观。
缺点:
1) 中(zhōng)高端产品的价格昂贵(guì);
2) 低端产品的有效距离短和(hé)图像延迟问题(tí)非常严重(chóng),影响飞行体验和远距(jù)离飞(fēi)行安全;
3) 普通(tōng)手机和平板电脑(nǎo)在没有配备遮光(guāng)罩的(de)情况下,在室外(wài)环境下飞行(háng)时,较低(dī)的屏幕亮度使得飞手难以看清画面;
4) 限于厂商实(shí)力和研发成本,不同(tóng)的数(shù)字图传对手机/平(píng)板作为显(xiǎn)示器的兼容性没有充分验证,某(mǒu)些型号可能适配较差。
适应人群:新(xīn)手玩(wán)家,中(zhōng)高端数字图传亦(yì)可适应高端(duān)玩家要(yào)求,但对于穿越飞行而言目前的数字图传延迟仍然较要(yào)实现航拍功(gōng)能时(shí)需外接显示器或使(shǐ)用手机/平板电脑作为显示器。

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