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无人机三大关键部(bù)位解读

 

一、飞行控制(zhì)系(xì)统

无人(rén)机飞行控(kòng)制(zhì)系统是指能够稳定(dìng)无人机飞行姿态(tài),并能控制无人机自主或(huò)半自主飞行(háng)的控制系统,是无人机的大脑(nǎo),也(yě)是区别(bié)于航模的最主要标志(zhì),简称飞控。

飞控的作用就是(shì)通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快(kuài)速调整(zhěng)(都是(shì)瞬间的事,不(bú)要(yào)妄(wàng)想(xiǎng)用人肉完成)。如发现右边力量(liàng)大,向左倾斜,那么就减弱(ruò)右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不(bú)再向左倾斜(xié)。如果没(méi)有飞(fēi)控系统(tǒng),四轴飞行器就会因为安装、外界干扰(rǎo)、零件之(zhī)间的不(bú)一致(zhì)等原因形(xíng)成飞(fēi)行力(lì)量(liàng)不平衡,后果就是左右、上下地胡乱翻滚,根(gēn)本(běn)无法飞行。

工作过程大致如下:飞控系统实(shí)时采集各传(chuán)感器测量的飞行状态数(shù)据、接收无线电测控终端传输的(de)由地面测控站(zhàn)上(shàng)行信道送来的控制命令及(jí)数据,经计算处(chù)理(lǐ),输出控(kòng)制指令(lìng)给执行机构,实现对无人(rén)机(jī)中各种飞行模态的控制和对任务设备的管(guǎn)理与控制;同时(shí)将(jiāng)无人机的状态数据及发动机、机载电源(yuán)系统、任(rèn)务设备(bèi)的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端(duān),经无(wú)线电下(xià)行信道发送回地(dì)面测控站。飞控(kòng)系统(tǒng)的(de)硬(yìng)件主要包括:主控制(zhì)模块、信号调理及接(jiē)口模块、数据(jù)采集模块(kuài)以及(jí)舵机(jī)驱动模块等。

二、增稳(wěn)云台

功能:

稳定平台,对于任(rèn)务(wù)设备来说太重要了,是用(yòng)来给相机增稳的部分,几千米的高度上误差个几分几秒就能差出去几(jǐ)十米(mǐ)。它主要通过传(chuán)感器(qì)感知机身的(de)动(dòng)作,通过电机(jī)驱动让(ràng)相机保持(chí)原来的(de)位置,抵消机身晃动或者震动的影响。云台主要考察几个性(xìng)能:增(zēng)稳精度、兼容性(一(yī)款云台能适(shì)配几款相(xiàng)机和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和(hé)旋转三个轴),如果遇到(dào)变(biàn)焦相机(jī),就更加考(kǎo)验云台的增稳精度了,因为经过(guò)长距离的变焦,一点点(diǎn)轻微的震动都会(huì)让(ràng)画面抖动(dòng)得很厉害。

现时的航拍云台主要(yào)由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个(gè)轴(zhóu)向对相机进行增(zēng)稳,可(kě)搭载的摄影器材从(cóng)小摄像(xiàng)头到GoPro,再到(dào)微单(dān)/无反相机,甚至全画幅单反以及专业(yè)级电影机都可以。摄影器材越大,云台就越大,相应的(de)机架(jià)也就越大(dà)。

分类:

目前市(shì)面上常见的有三轴增(zēng)稳云台和两轴增稳云台。

三轴稳定航拍(pāi)云台是现在(zài)主流航拍无人机所采用的航(háng)拍防抖(dǒu)云台,如:劲鹰650型(xíng)专(zhuān)业航拍器使用了3轴航拍稳定器的,优点是(shì)对航拍(pāi)时的(de)画面(miàn)有(yǒu)全方位的稳(wěn)定,保证画面清晰稳定;而缺点(diǎn)是工程造价较贵,由于电机控制,所以相对会耗(hào)电(diàn),降低航拍的续航时(shí)间(jiān)。

两轴稳定航拍云台其实是三轴稳(wěn)定航(háng)拍云台(tái)的缩减(jiǎn)版,在(zài)市(shì)场上一些定位在低端(duān)产品的无人机所(suǒ)大量采用,原因是两轴稳定(dìng)器(qì)能够降低成本(běn),省去了垂直方向上的稳定补偿,对耗电也会有所帮助(zhù)。

无人机航(háng)拍云台(tái)上的耗电(diàn)是影响无人(rén)机飞行的一大因素,在稳定云台的(de)电机耗(hào)电(diàn)上,有网友实(shí)际测试,在其他因素相同的情况下,在不安装航拍云台下(xià),飞行时间能够长(zhǎng)达26分钟(zhōng),而安装航拍云台后,飞(fēi)行时间下(xià)降至18分钟,安装了云台后下降了30%的续航时间。

三、图像传输系统

无人(rén)机图像(xiàng)传输(shū)系统就是将天空中处于飞行状(zhuàng)态的(de)无(wú)人机所拍摄的画(huà)面实时稳定的(de)发(fā)射给地面无线图传遥控接(jiē)收设备。

整个(gè)图传(chuán)工(gōng)作过程大致如下(以数字图(tú)传为例):无人机上挂载的视频(pín)拍摄装(zhuāng)置将采集的视(shì)频信号传输到安装在无人(rén)机上的图(tú)传信号发送(sòng)器,然后由图传信号发(fā)送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗(kàng)干扰能力、带宽各(gè)有不同(tóng))传送(sòng)到地(dì)面的接收(shōu)系统,由接收系统再通过HDMI传输到显示设备上(显示器或平板电(diàn)视),或者是通过USB传输到手(shǒu)机与平板电脑上。由此,操控者(zhě)就能实时(shí)地监控到无人机航拍(pāi)的图像。

无人机飞(fēi)行范围有限,过大(dà)会遥控信(xìn)号变差,同时实时高(gāo)清图(tú)传也是个问(wèn)题。图像传输(shū)距离的远近(jìn),图像传输质量(liàng)的好坏(huài),图像传输的稳定性等是衡量无人机图传性能的关键因素。同时图像(xiàng)传输系统的性能是区分(fèn)无人机(jī)档次的一个关键(jiàn)因(yīn)素。

现有的(de)图传主要有模(mó)拟和数字(zì)两(liǎng)种,而其组成部分(fèn)主要由发(fā)射(shè)端、接收端和显示端三部分。

(1) 模拟(nǐ)图传

早期的图传设(shè)备(bèi)都采用的是模拟制式,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,就可以(yǐ)收到画面(miàn)。

优点:

1)价(jià)格低廉(lián),市面(miàn)上的(de)模拟图(tú)传发射和接受套装通常在1000元以内

2)可以多个接收同时接收视频信号,模拟图传的发(fā)射端相(xiàng)当于广播,只要接收端的频(pín)率和发(fā)射端一致,就可以接收到视(shì)频信号,方便多(duō)人观看;选(xuǎn)择较多、搭配不同的天线可实(shí)现不同的接收效果(guǒ);

3)工作距离较远,以常用的600mw图传(chuán)发(fā)射(shè)为例(lì),开(kāi)阔地工作距离在2km以上;

4)配合无信号时显(xiǎn)示雪花(huā)的显示屏,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DVR(录像)FPV专用视频眼镜技(jì)术成(chéng)熟(shú),产品选择多;

6)视频信号基本(běn)没有延迟(chí),对于低空高速飞行必备。

缺点:

1)  发射(shè)、接受和天线的产品质量良(liáng)莠不(bú)齐,新手玩家(jiā)选择困难;

2)  易受到同频干(gàn)扰,两个发射(shè)端的(de)频率若接近时,很有可能(néng)导致本机的视频信号被(bèi)别人(rén)的图传信号插入(rù),导致飞机丢失;

3)  接线、安装,调试需要一定经验,对于新手(shǒu)而言增(zēng)加学习(xí)成本;

4)  飞(fēi)行(háng)时(shí)安装连(lián)接天(tiān)线、接收端电池、显示器支架等(děng)过程繁琐;

5)  没有DVR(视频录(lù)制)功(gōng)能的(de)接收端(duān)无(wú)法实(shí)时回(huí)看视(shì)频,而有DVR功能的接收端(duān)回看(kàn)视(shì)频也较(jiào)为不便;

6)  模拟图传发射(shè)端通常安装在(zài)机身外(wài),影响一体机的美观;

7)  玩家个(gè)人安装的(de)图传天线若(ruò)安装不当(dāng),可能(néng)在(zài)有的飞行姿(zī)态下会被机(jī)身(shēn)遮挡,导致此时接受(shòu)信号(hào)欠佳,影响飞行(háng)安全;

8)  视(shì)频带宽小,画质较差,通常分辨率在640*480,影响拍摄时的感观(guān)。

适应(yīng)人群:有(yǒu)一定基础,对穿越(yuè)飞行(háng)等项(xiàng)目热衷的进(jìn)阶玩家

(2) 数字图传

现在厂商所开发的无人(rén)机套机(jī)通常都搭载(zǎi)了专用的数字图传(chuán),它的视频传输方(fāng)式(shì)是通(tōng)过2.4g5.8g的数字信号进行。

优点:

1) 使用方便,通常只需在遥控器上安装(zhuāng)手机/平板电脑(nǎo)作为显示器即可;

2) 中高端产品(pǐn)的图像(xiàng)传输质量(liàng)较(jiào)高,分辨率(lǜ)可达(dá)720p甚至1080p;

3) 中(zhōng)高端产(chǎn)品的传(chuán)输距离亦可达2km,与普通模拟图传相媲美;

4) 实时回看拍摄的照片(piàn)和视频方(fāng)便;

5) 集成在机身内,可靠性较高,一体化设计较(jiào)为美观。

缺点:

1) 中高端产品的(de)价格昂(áng)贵;

2) 低端产品的(de)有效距离短和图像延迟问题非常严重,影响飞行体验和远(yuǎn)距离(lí)飞行安(ān)全;

3) 普(pǔ)通(tōng)手机和平板电脑在没有配(pèi)备遮光罩的情况(kuàng)下,在室外环(huán)境下(xià)飞行时,较低的屏幕亮度使得飞(fēi)手难以看(kàn)清(qīng)画面;

4) 限于厂商实(shí)力和研发(fā)成本,不同的数(shù)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(hào)可能适配较差。

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