一、飞行控制系(xì)统
无人机(jī)飞行(háng)控制(zhì)系统(tǒng)是指能够稳定无人机飞(fēi)行(háng)姿态,并能控制无人机自主(zhǔ)或半自主飞行的控(kòng)制(zhì)系统,是无(wú)人机的(de)大(dà)脑(nǎo),也是(shì)区别于航模的最主要标志,简称飞控(kòng)。
飞控的作用就是(shì)通过飞控板(bǎn)上(shàng)的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速(sù)调整(都(dōu)是瞬间的事,不要妄(wàng)想用人肉完成(chéng))。如发(fā)现右边力(lì)量大,向左倾(qīng)斜,那(nà)么就减(jiǎn)弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然(rán)就不再向左(zuǒ)倾斜(xié)。如果没有飞控(kòng)系统(tǒng),四轴飞(fēi)行(háng)器就(jiù)会因为(wéi)安装(zhuāng)、外界干(gàn)扰、零件(jiàn)之(zhī)间的不一致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下地胡乱翻滚(gǔn),根本无法飞行。
工作过程大(dà)致如下:飞控系统实时采集各传感器测量的飞行(háng)状态数据、接收(shōu)无线电测控(kòng)终端(duān)传输的由地面测控站上行信道送来的控制(zhì)命令及数(shù)据,经计算处理,输出控(kòng)制指令给执行机构,实现对无人机(jī)中各种飞行模态(tài)的控制(zhì)和对任务设备(bèi)的管理(lǐ)与控(kòng)制(zhì);同时将无人机的(de)状态数据及发动(dòng)机、机(jī)载电源系统、任务设备的(de)工作状态参数实时(shí)传送给机载无线电(diàn)数据(jù)终端,经无线电下行信道发送(sòng)回(huí)地面测控站。飞控系(xì)统的硬件主要包括:主控制模块、信号调理及接口(kǒu)模块、数据采集模块以及(jí)舵机驱动模块等。
二、增稳云台
功能:
稳定平台,对于任务设备来说太(tài)重要了,是用(yòng)来给相机增稳的部分,几千米(mǐ)的(de)高度上误差个几分(fèn)几秒就能差出去几十米。它主要通过传感器感知机身的动(dòng)作,通(tōng)过(guò)电机(jī)驱动让(ràng)相机保(bǎo)持原来的(de)位置,抵消(xiāo)机身晃动或者震动的影响。云台主要考察几个性能:增(zēng)稳精度、兼容(róng)性(xìng)(一款云台(tái)能适配(pèi)几(jǐ)款相机(jī)和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变焦相(xiàng)机,就更(gèng)加考(kǎo)验云(yún)台(tái)的(de)增稳(wěn)精度了,因(yīn)为经过长距离(lí)的变焦(jiāo),一点点轻微的震动(dòng)都(dōu)会让画面抖动得(dé)很厉害。
现时的航拍云台主要由(yóu)无刷(shuā)电机驱动,在水(shuǐ)平(píng)、横滚、俯仰三个轴向对相机进(jìn)行增稳(wěn),可搭载的摄(shè)影(yǐng)器材从(cóng)小(xiǎo)摄(shè)像(xiàng)头到GoPro,再到(dào)微(wēi)单/无反相机,甚至全画(huà)幅(fú)单反(fǎn)以及专业级电(diàn)影机都可(kě)以。摄影器材越大,云台就越大,相(xiàng)应的机架也就越大(dà)。
分类:
目前市面上(shàng)常见(jiàn)的有三轴增稳云台和两(liǎng)轴增稳云台。
三(sān)轴稳定航拍云(yún)台是(shì)现在主流(liú)航拍无(wú)人(rén)机所(suǒ)采用(yòng)的航(háng)拍防抖(dǒu)云台,如:劲鹰650型专业航拍(pāi)器使(shǐ)用(yòng)了3轴航(háng)拍稳定器(qì)的,优点是对航拍时的画面有全方位的稳定,保(bǎo)证画面(miàn)清晰稳定;而(ér)缺点(diǎn)是工程造价(jià)较贵,由于电机控制,所以(yǐ)相对会耗电,降(jiàng)低航拍的续航(háng)时间。
两(liǎng)轴稳定航拍云台其实是(shì)三轴稳定航(háng)拍云台(tái)的缩减版,在市场上一些定位在低端产品(pǐn)的无人机所大量(liàng)采用,原因是两轴稳定器能够降低成本,省去(qù)了垂直方向上的稳定补偿,对耗(hào)电也会有所帮助。
无人机(jī)航拍(pāi)云(yún)台上(shàng)的耗电是影(yǐng)响无人机飞行的(de)一(yī)大因素(sù),在稳定云台(tái)的电机耗电上,有网友实际测试,在其他因素相同的情况下,在不安(ān)装航(háng)拍云(yún)台下(xià),飞(fēi)行时间(jiān)能够长达26分钟,而安装(zhuāng)航拍云台后,飞行时间(jiān)下降至18分钟,安装了云台(tái)后(hòu)下降(jiàng)了30%的续(xù)航时间。
三、图(tú)像传(chuán)输系统
无人机图像(xiàng)传输系统就是(shì)将天空(kōng)中处于(yú)飞行(háng)状态的(de)无(wú)人机(jī)所拍摄的画面实时稳定的发射给地面(miàn)无(wú)线图(tú)传遥控接收设备(bèi)。
整个图(tú)传(chuán)工作(zuò)过(guò)程大致如下(xià)(以数字图(tú)传为例):无人机上(shàng)挂(guà)载(zǎi)的视频拍摄装(zhuāng)置将(jiāng)采(cǎi)集的视频(pín)信号传输到安装在无人(rén)机上的图传信号发送(sòng)器,然后由图传(chuán)信号发送器(qì)的2.4GHz无线信(xìn)号(市面上单(dān)卖的(de)无人机(jī)图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可(kě)选,抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的接(jiē)收系(xì)统,由接收系统再通过(guò)HDMI传输到显示设备上(显示器或平板电(diàn)视),或者是通过USB传(chuán)输到手机与平板电脑上。由此,操控者就能(néng)实时地监控到无人机航拍的图(tú)像。
无人机飞行范围有限(xiàn),过大会遥控信号变差(chà),同(tóng)时实时高清图传也(yě)是个问题。图像传输距离的远近,图像传输质(zhì)量(liàng)的好坏,图像传输的稳定性(xìng)等是衡量无(wú)人机图传性能的关键因素。同时图像传输系统的性能是(shì)区分无人机(jī)档(dàng)次的一个关键因素。
现有(yǒu)的(de)图传主要有模拟和数字两种,而其组(zǔ)成(chéng)部分主要由发射端、接收端和显示(shì)端(duān)三部分(fèn)。
(1) 模拟图(tú)传
早期(qī)的图(tú)传设备都(dōu)采用的是模拟制(zhì)式(shì),它的特(tè)点(diǎn)是只要图传发射端和接收端工作在一个频段上,就(jiù)可以(yǐ)收(shōu)到画面。
优点:
1)价格低廉,市面上的模拟图传发射和接受套装通常(cháng)在1000元以内
2)可(kě)以多(duō)个接收(shōu)同(tóng)时接收视频信号,模拟图(tú)传的发射(shè)端相当(dāng)于(yú)广播,只要接收端的频率和发射(shè)端(duān)一致,就(jiù)可(kě)以接收到视频信号,方(fāng)便多人(rén)观看;选择(zé)较多、搭配(pèi)不同的天线可实(shí)现(xiàn)不(bú)同的接收效果(guǒ);
3)工作距离较远,以常用的600mw图传发(fā)射为例,开阔地(dì)工作距离在2km以(yǐ)上(shàng);
4)配合无(wú)信(xìn)号(hào)时显示雪(xuě)花的显示屏,在信号微弱时,也(yě)能勉强判(pàn)断(duàn)飞机(jī)姿(zī)态(tài);
5)一体化的视频接受及DVR(录(lù)像(xiàng))和FPV专用视频眼镜技术成熟,产(chǎn)品选择多;
6)视(shì)频信号基本没有延迟,对于低空高(gāo)速飞行必备(bèi)。
缺点:
1) 发(fā)射(shè)、接(jiē)受(shòu)和天(tiān)线的产品质(zhì)量良(liáng)莠不齐(qí),新手玩家选择(zé)困难(nán);
2) 易受到同频干扰,两个发射端的频率若接近时,很有可能导致本机的视频信号被(bèi)别人(rén)的图传信号插入,导(dǎo)致(zhì)飞机丢失;
3) 接线、安(ān)装,调试需要一(yī)定经验(yàn),对于新手而言增加学习成本;
4) 飞行(háng)时安装连接天线、接收端电池、显示器(qì)支(zhī)架等(děng)过(guò)程繁(fán)琐;
5) 没有DVR(视频录(lù)制)功能的接收端(duān)无法实时回(huí)看视频(pín),而(ér)有(yǒu)DVR功能的接收端回看视频也较(jiào)为不便(biàn);
6) 模拟图传(chuán)发射(shè)端通常安装(zhuāng)在机身外(wài),影响一体机的(de)美观;
7) 玩(wán)家个人安装的图传天线若安装不当,可能(néng)在有的飞行姿(zī)态下会被机身遮挡,导致此(cǐ)时接(jiē)受(shòu)信号欠佳,影响(xiǎng)飞行(háng)安全;
8) 视频带宽小(xiǎo),画质较差,通常分辨率在640*480,影响拍摄时的感观。
适应人群:有一定基础(chǔ),对穿越飞行等项(xiàng)目热衷的进阶玩家
(2) 数字图传
现在厂商所开发的无人机套机(jī)通常都搭载了专用的数字(zì)图传,它的视频传输方式(shì)是(shì)通(tōng)过2.4g或5.8g的数字信号进行。
优点:
1) 使用方(fāng)便,通(tōng)常(cháng)只需在遥(yáo)控器上安装(zhuāng)手机/平板电脑(nǎo)作为显(xiǎn)示器即可;
2) 中高端产品的图像(xiàng)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(pǔ)通模拟(nǐ)图传相媲美;
4) 实时回(huí)看(kàn)拍摄(shè)的(de)照(zhào)片和视频方便;
5) 集成在机身内,可(kě)靠性较(jiào)高,一(yī)体化设计较为(wéi)美观。
缺点:
1) 中高端产品的价格(gé)昂贵;
2) 低端产品的有效距(jù)离(lí)短和(hé)图像延迟问题(tí)非常(cháng)严重,影响飞(fēi)行(háng)体验和远(yuǎn)距离飞行(háng)安全;
3) 普通手机(jī)和平板电(diàn)脑(nǎo)在(zài)没有配备(bèi)遮光罩的情况下,在室外(wài)环境下飞行时,较低(dī)的屏幕亮度(dù)使得飞手难以看(kàn)清画面;
4) 限于厂商(shāng)实力和研(yán)发成本,不同(tóng)的(de)数字图传对手机/平板作为显(xiǎn)示器的兼容性(xìng)没有充(chōng)分验证,某些型号可能适配较差。

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