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无人机三大关键部位(wèi)解读

 

一、飞行控制系统

无人机飞(fēi)行控(kòng)制系统是(shì)指能够稳定无人机飞(fēi)行姿态,并能控制无人机(jī)自主(zhǔ)或半自(zì)主飞(fēi)行的控制系统,是无(wú)人机的大脑(nǎo),也是区(qū)别于航(háng)模的最主要标志,简称飞控。

飞控的(de)作(zuò)用(yòng)就是通过(guò)飞(fēi)控板上的陀(tuó)螺仪(yí),对四轴(zhóu)飞行状(zhuàng)态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人肉完成)。如(rú)发现右边力量大,向左倾斜,那么(me)就减弱右边(biān)电流输出,电机(jī)变(biàn)慢(màn)、升(shēng)力变小,自然就不再向左倾斜。如(rú)果没有飞控系统,四轴飞行器(qì)就会因为安装、外界干(gàn)扰、零件之间的不一致等原因形(xíng)成飞行力量不(bú)平衡,后(hòu)果就是左右、上下地胡乱翻滚(gǔn),根本无法飞行。

工作过(guò)程大致如下:飞(fēi)控系统(tǒng)实时采集各传感器测量(liàng)的飞行(háng)状态数据、接收(shōu)无线(xiàn)电测控终(zhōng)端传输的(de)由地面测控站上(shàng)行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出(chū)控制指令给执(zhí)行机构(gòu),实(shí)现对无人机中各种飞行模态的(de)控制和对任务(wù)设备(bèi)的管理与控(kòng)制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任(rèn)务设备的工作状态(tài)参(cān)数实时传送(sòng)给机(jī)载无线电数据终端,经无线电下行信道(dào)发送回地(dì)面测控站。飞控系统(tǒng)的硬件主要包括:主控(kòng)制模(mó)块、信号调理及(jí)接(jiē)口模块、数据采集模(mó)块以及舵机驱动模块等。

二、增稳云台

功(gōng)能:

稳定平台,对于任(rèn)务设备来说太(tài)重要了,是用(yòng)来给相机增稳的部分,几(jǐ)千米的高度上误差(chà)个(gè)几分几秒(miǎo)就能差(chà)出去几十米。它主要通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让(ràng)相机保持原来的位(wèi)置,抵消机(jī)身晃动或者震动的影响。云(yún)台主(zhǔ)要(yào)考察几个(gè)性能:增稳精度、兼容性(一款云(yún)台能适(shì)配几款相机和镜头)和转动范围(wéi)(分为俯仰、横滚(gǔn)和旋转三个(gè)轴),如果遇(yù)到(dào)变(biàn)焦相(xiàng)机,就更加考验云台的增(zēng)稳精度了(le),因为(wéi)经(jīng)过长距离的(de)变(biàn)焦(jiāo),一点点轻微的震动(dòng)都会(huì)让画面(miàn)抖动得很厉害。

现(xiàn)时的航(háng)拍(pāi)云台(tái)主要由无刷电(diàn)机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴(zhóu)向对相机进行增稳,可搭(dā)载的(de)摄(shè)影器材从小摄像头到GoPro,再到微单(dān)/无反相机,甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。摄(shè)影器材越大,云(yún)台就越大,相应(yīng)的机架(jià)也就越大。

分类:

目前(qián)市面上(shàng)常见的有三轴增稳云台和两轴增(zēng)稳云台。

三轴稳定航(háng)拍云台是(shì)现在主流航拍(pāi)无人机所(suǒ)采用的(de)航(háng)拍防抖(dǒu)云台(tái),如:劲鹰(yīng)650型专业航拍器使用了3轴(zhóu)航(háng)拍稳定器的,优点是对(duì)航拍时的画面有全(quán)方位的稳定(dìng),保证(zhèng)画面(miàn)清晰稳定;而缺点(diǎn)是工程造价较贵,由于(yú)电机(jī)控制,所(suǒ)以相对会耗电,降低航拍的续航(háng)时(shí)间。

两(liǎng)轴(zhóu)稳(wěn)定航拍云台其(qí)实(shí)是三轴稳(wěn)定航拍云台的缩减版,在(zài)市场(chǎng)上一些定(dìng)位在低端产品的(de)无(wú)人机所大量采用,原因(yīn)是两轴(zhóu)稳(wěn)定(dìng)器能(néng)够降低成(chéng)本,省去了垂直方向上的(de)稳定补(bǔ)偿,对耗电也会有所(suǒ)帮助。

无人机航拍云台上的耗电(diàn)是影响(xiǎng)无人机飞行的一大因素,在稳定云(yún)台的电机耗电上,有网友实际测试,在其(qí)他(tā)因素相同的情况下,在不安装航拍云台下,飞行时间能够长达(dá)26分(fèn)钟(zhōng),而安装航拍云(yún)台(tái)后,飞行时间(jiān)下降至18分(fèn)钟(zhōng),安装了云台后(hòu)下降了30%的续航(háng)时间(jiān)。

三、图(tú)像传输系(xì)统

无人机图像传(chuán)输系(xì)统就是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的(de)画面实时稳定的发射给地(dì)面无线图传遥控接收设备(bèi)。

整个图传工作(zuò)过程大致(zhì)如下(以数字图传为例):无人机上挂载的视频(pín)拍(pāi)摄装置将采集的视(shì)频信号传输到安装在无(wú)人机(jī)上的图传信(xìn)号(hào)发送器,然(rán)后由图传信号发送器(qì)的(de)2.4GHz无线信号(市面上(shàng)单卖的(de)无人机图传套(tào)件有1.2GHz2.4GHz5.8GHz频段可(kě)选,抗(kàng)干(gàn)扰能力、带宽各有不同)传(chuán)送到地面的(de)接(jiē)收系统,由接收系统再通(tōng)过HDMI传输到(dào)显示设备(bèi)上(显示(shì)器或平板电(diàn)视(shì)),或(huò)者是通过(guò)USB传输到手机与平板电脑上。由此(cǐ),操(cāo)控者就能实时地监控到无人机(jī)航拍的图像。

无人机飞行(háng)范围有限,过(guò)大(dà)会(huì)遥控(kòng)信号(hào)变差,同(tóng)时实时(shí)高清图传也是(shì)个问题。图(tú)像(xiàng)传输距离的远近,图像传输质量的好坏,图像传输(shū)的(de)稳定性等是衡量无(wú)人机(jī)图(tú)传性能的关(guān)键因素。同时图像传输系统的性能是区分无人机(jī)档次的(de)一个(gè)关键因素(sù)。

现(xiàn)有的图传主要有模拟(nǐ)和数字两种,而(ér)其组(zǔ)成(chéng)部分主要由(yóu)发(fā)射端(duān)、接收端和显(xiǎn)示端(duān)三部分(fèn)。

(1) 模拟图传(chuán)

早期的图传设备都(dōu)采用的是模拟制式,它的特点是只(zhī)要图(tú)传发射端和接收端工作在一个频段上(shàng),就可以收(shōu)到画(huà)面。

优点:

1)价格低廉,市面上的模拟图传(chuán)发射和接受套装通(tōng)常在1000元以内

2)可以多个(gè)接收同时接收(shōu)视频信(xìn)号(hào),模(mó)拟图传的发(fā)射端相当于广播,只要接收端的频率和发射端一致,就可以接收到视频信号(hào),方便(biàn)多人观看;选(xuǎn)择较(jiào)多、搭(dā)配不同的天线可(kě)实现不同的接收效果;

3)工作距离较远,以常(cháng)用的600mw图传发射为例,开阔地工作(zuò)距离在2km以上;

4)配合无信号时(shí)显示雪花的(de)显(xiǎn)示屏,在信号微弱时,也(yě)能勉强判断飞机(jī)姿态;

5)一体(tǐ)化的视频(pín)接受及DVR(录像(xiàng))FPV专用视频眼镜技术(shù)成(chéng)熟,产品选择多;

6)视频信(xìn)号基本没有(yǒu)延迟,对于低空高速飞行(háng)必备。

缺(quē)点:

1)  发射、接受(shòu)和天线的产(chǎn)品质量良(liáng)莠不齐,新手玩家选(xuǎn)择困难;

2)  易受到同频干扰,两(liǎng)个发(fā)射端的频率若(ruò)接近时,很有可能(néng)导致(zhì)本机(jī)的视频信号(hào)被别(bié)人的图传信号插入(rù),导致飞(fēi)机(jī)丢失;

3)  接(jiē)线、安(ān)装,调(diào)试需(xū)要一定经(jīng)验,对于新手而言(yán)增加学习成本(běn);

4)  飞行时安装连接天线、接收端电池、显示器支架等过程繁琐;

5)  没有DVR(视频(pín)录制)功能的接收(shōu)端无法实(shí)时回看视频,而有DVR功能的接收端回看视频也较为不便(biàn);

6)  模拟图传发射(shè)端通(tōng)常安(ān)装在(zài)机身外,影响一(yī)体机的美观;

7)  玩家个人安装的图传天线若安装不当(dāng),可(kě)能在有的飞行姿态下(xià)会被(bèi)机(jī)身遮挡,导致此(cǐ)时接受信号欠佳,影(yǐng)响飞行安(ān)全;

8)  视(shì)频(pín)带宽小,画质(zhì)较差,通常分辨率在640*480,影响拍(pāi)摄时的感(gǎn)观。

适应人群(qún):有(yǒu)一定基(jī)础(chǔ),对穿越飞行等项目(mù)热(rè)衷(zhōng)的进阶(jiē)玩家(jiā)

(2) 数字图(tú)传

现在厂商所开发的无(wú)人(rén)机套机通常都搭载了专用(yòng)的数(shù)字图传,它的视频传输方式是通过2.4g5.8g的数(shù)字信号进行。

优点:

1) 使(shǐ)用方便,通常只需在遥(yáo)控器(qì)上安装手机(jī)/平板电(diàn)脑(nǎo)作为显(xiǎn)示器即可;

2) 中(zhōng)高端(duān)产品的图像传输质量较(jiào)高(gāo),分辨率可(kě)达720p甚至1080p;

3) 中高端(duān)产品的(de)传(chuán)输距离亦(yì)可达2km,与普通模(mó)拟图传相媲美;

4) 实时回看拍摄(shè)的(de)照片和视频方便;

5) 集成在机身内,可靠性较高,一体化(huà)设计(jì)较为(wéi)美观。

缺点:

1) 中高端(duān)产品的价格昂贵(guì);

2) 低端(duān)产品的(de)有效距离短(duǎn)和图像延迟问题非常严重,影响飞行体验和(hé)远距离飞行安全(quán);

3) 普通手(shǒu)机和(hé)平板电脑(nǎo)在(zài)没有配备遮光罩的情况下,在室外环境下飞行时(shí),较低的屏幕亮度使得飞(fēi)手难以看(kàn)清(qīng)画(huà)面;

4) 限于厂商实力和研发成本,不同的(de)数字图(tú)传(chuán)对(duì)手机/平板作为显示(shì)器(qì)的兼容性(xìng)没有充分(fèn)验证,某些(xiē)型号(hào)可(kě)能适配较差。

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