一、飞行控制系统
无人机飞行控制系统是指能(néng)够稳定无人机飞行(háng)姿态(tài),并能控(kòng)制无人机自主(zhǔ)或半自主飞行的控制系统,是无人机的(de)大脑,也是区别于航模的最主要标(biāo)志,简(jiǎn)称飞控。
飞(fēi)控的作用就是通过飞控板上(shàng)的陀螺仪,对四(sì)轴飞行状态进行快速(sù)调(diào)整(都是(shì)瞬间的事,不要妄想用人肉(ròu)完成)。如发(fā)现右边力量大,向(xiàng)左(zuǒ)倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不(bú)再向(xiàng)左(zuǒ)倾斜(xié)。如果没有飞(fēi)控系统(tǒng),四轴飞行器就(jiù)会因为(wéi)安装、外界干扰、零件之间的(de)不一致等(děng)原因形成(chéng)飞行力量(liàng)不平衡,后果就是左右、上下地(dì)胡乱翻滚,根本无法飞行。
工作过程大致如下:飞控系统实时采集各传感器测量的(de)飞行状态数据、接收无线电测(cè)控终端(duān)传输的由地面(miàn)测控站上(shàng)行信道送来的控制命令及数据(jù),经计算处理(lǐ),输出控制(zhì)指令给执行机构,实(shí)现对无人机中各(gè)种飞行模态的控制和对任务设(shè)备的管理与控制;同时将无(wú)人机的状态(tài)数据及发动(dòng)机(jī)、机载电源(yuán)系统、任务设备的(de)工作状态参数实时传送给(gěi)机载无线电数据终端,经无(wú)线电下行信道(dào)发送回地面测控(kòng)站。飞控系(xì)统的硬件主要包(bāo)括:主控制模块、信号(hào)调(diào)理及(jí)接口模块、数(shù)据采集模(mó)块(kuài)以(yǐ)及舵机驱(qū)动模块(kuài)等。
二、增稳云(yún)台
功能:
稳定平台,对于任务设(shè)备来说太重要了,是用来给相机增稳的(de)部(bù)分,几千米的高(gāo)度上误差个(gè)几分几秒就能(néng)差出(chū)去几十米。它主要通(tōng)过传感器感知机(jī)身(shēn)的动作,通过(guò)电(diàn)机驱动让相机保持原(yuán)来的位置,抵消机身(shēn)晃(huǎng)动或者震动的影响。云台主要考察(chá)几个性(xìng)能:增稳(wěn)精(jīng)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(分为俯仰(yǎng)、横滚和(hé)旋转三个(gè)轴),如果遇到(dào)变焦相(xiàng)机(jī),就更加考(kǎo)验云台的增稳精度了,因(yīn)为经过长距离的变焦,一点点(diǎn)轻微的震动都会让(ràng)画面(miàn)抖动得很厉害。
现(xiàn)时的航拍云台主要由无刷电机驱动,在(zài)水平、横滚、俯仰三个(gè)轴(zhóu)向对(duì)相机进行增(zēng)稳,可搭载的摄(shè)影(yǐng)器材从小摄像头到(dào)GoPro,再到微单/无反相机,甚至全画幅(fú)单(dān)反以及专业级电影机都可以。摄影(yǐng)器材越大,云(yún)台就越大,相应(yīng)的机架也(yě)就越大。
分类:
目前市面上常见的有三轴增稳云台和两轴增稳(wěn)云台。
三轴稳定航拍云台是现在主流航拍无(wú)人(rén)机所(suǒ)采用的航拍(pāi)防抖云台(tái),如:劲鹰650型专业航拍器使用(yòng)了3轴航拍稳定器的(de),优点是对航拍时(shí)的画面有全方位(wèi)的稳定,保证画面清(qīng)晰稳定;而缺点(diǎn)是工(gōng)程造价较贵,由于(yú)电机控制,所以相对会耗电,降低(dī)航拍的续航时间。
两轴稳(wěn)定(dìng)航拍云台其实是三轴稳(wěn)定航拍云台的缩减版,在市场上一(yī)些定位在(zài)低端产品(pǐn)的无人(rén)机所大量(liàng)采用,原(yuán)因是两轴稳定器能够降低成(chéng)本,省去了垂(chuí)直方向上的稳定(dìng)补偿,对(duì)耗电也会有(yǒu)所帮助。
无人机(jī)航拍云台上的耗(hào)电是影(yǐng)响无人机飞行的一大(dà)因素,在稳定云台的电机耗电(diàn)上,有网友实际测试,在(zài)其他因素相同的(de)情况下,在不安装航拍云台下,飞(fēi)行(háng)时间(jiān)能(néng)够长达26分钟,而安装航拍(pāi)云台后,飞行时间下(xià)降至18分钟,安装了云(yún)台后下降了(le)30%的续航时间。
三、图像传输系统
无人机(jī)图像传输(shū)系统就是将天空中处(chù)于飞行状态的无人机所拍摄的画(huà)面(miàn)实时稳定的发射给地面(miàn)无线图传遥控接收(shōu)设备。
整个图传工作过程大(dà)致如(rú)下(以数(shù)字图传为例):无人(rén)机上(shàng)挂载的视频拍摄(shè)装(zhuāng)置将采集(jí)的视频(pín)信号传输到安装在无人(rén)机上的(de)图传信号发(fā)送器,然后由图(tú)传(chuán)信号发送(sòng)器的(de)2.4GHz无线信号(市面上单卖的(de)无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的接收系统,由接收系统再通过HDMI传输到显示设备(bèi)上(shàng)(显示器或平板电视),或者是通过USB传输到手机与(yǔ)平板(bǎn)电脑上。由此,操控者就能实(shí)时地监(jiān)控到(dào)无人机航拍的图像。
无人机(jī)飞行范围有限,过大会遥控信号变差,同时实时高清图传也(yě)是(shì)个问题。图(tú)像传输距(jù)离的远近,图像传输质(zhì)量(liàng)的好(hǎo)坏,图像传(chuán)输的稳定性等(děng)是(shì)衡(héng)量(liàng)无(wú)人(rén)机图传性能的关键(jiàn)因素。同时图像传输系统的性能是区分无人机档次的(de)一(yī)个关键因素(sù)。
现有的图(tú)传主要有模拟和数字(zì)两(liǎng)种,而(ér)其组成部分主要由发射端、接收端和显示端三部分。
(1) 模拟图传
早(zǎo)期的图传设备(bèi)都采用的是模拟制式,它的特点是(shì)只要(yào)图传发射(shè)端和接收端工作(zuò)在一个频段(duàn)上,就可以(yǐ)收到画(huà)面(miàn)。
优点:
1)价格低廉,市面上的模拟图传发射和(hé)接(jiē)受套装通常在1000元以内
2)可以多个接收同时接收视频(pín)信号,模拟图传的发射端相当(dāng)于广(guǎng)播,只要接收端的频率和发(fā)射端一致,就可以接收(shōu)到视频信号(hào),方便多人观(guān)看;选择较多、搭配(pèi)不同的天(tiān)线可实现(xiàn)不同(tóng)的接收效果;
3)工作距离较远,以常用的600mw图(tú)传发射为(wéi)例,开阔地工作(zuò)距离在2km以上;
4)配合无信号时显示(shì)雪花的显示屏,在(zài)信号(hào)微弱时,也能勉强(qiáng)判断飞机姿态;
5)一体化的视频接受及DVR(录像)和FPV专用视(shì)频眼镜技(jì)术成熟,产品选择多;
6)视频(pín)信(xìn)号基本没有延迟(chí),对于低空高速(sù)飞行必备。
缺点:
1) 发射、接受和天线的产品质量良莠不齐(qí),新(xīn)手(shǒu)玩(wán)家选择困难;
2) 易(yì)受到同频干(gàn)扰,两个发射(shè)端(duān)的频率若接近时,很有可能导致本机的视频(pín)信号被(bèi)别人的图传信号(hào)插入,导致飞机(jī)丢失;
3) 接线、安装,调试需要一定经(jīng)验,对于新手而言增加学习成(chéng)本;
4) 飞行(háng)时安装连接天线、接收端电池、显(xiǎn)示器(qì)支架等过(guò)程繁琐;
5) 没有(yǒu)DVR(视(shì)频(pín)录制)功能的接(jiē)收端无(wú)法实时回看视频,而(ér)有DVR功能的接收端回看视(shì)频也较为(wéi)不便;
6) 模拟图传发射端通(tōng)常安装在机身外,影(yǐng)响一体机的美(měi)观(guān);
7) 玩家个人安装的图(tú)传天线若安装(zhuāng)不当,可能在有(yǒu)的飞行姿态下(xià)会被机身遮(zhē)挡(dǎng),导致此时接受信号(hào)欠佳,影(yǐng)响飞(fēi)行安(ān)全;
8) 视频带宽小,画(huà)质(zhì)较差,通常分辨率在640*480,影响拍(pāi)摄时的感观。
适应人群:有(yǒu)一定(dìng)基础,对穿越飞行等项目热衷的进阶玩家
(2) 数字图传
现在厂商所开发的无人机套机通常都搭载了专(zhuān)用的数字图传,它的视频传输(shū)方式是通过2.4g或5.8g的数字(zì)信(xìn)号(hào)进行。
优点:
1) 使用(yòng)方(fāng)便,通常只(zhī)需在遥控器上安装手机/平板电脑作为(wéi)显示器即可;
2) 中高端产品的图(tú)像传输质量较高,分辨率可达720p甚至1080p;
3) 中高(gāo)端(duān)产品(pǐn)的(de)传输距离亦可达2km,与普通模拟(nǐ)图(tú)传相(xiàng)媲美;
4) 实时回看拍摄的照片和视频(pín)方便;
5) 集(jí)成(chéng)在机身内,可靠性较高(gāo),一体(tǐ)化设(shè)计较为美观(guān)。
缺点:
1) 中高端产品(pǐn)的价格(gé)昂贵;
2) 低端产品的有效距离(lí)短和(hé)图(tú)像延迟问题非常严重,影响飞(fēi)行(háng)体验和远距离飞行安全;
3) 普通手机和平板电脑在没有配备遮光罩的情况(kuàng)下,在室外(wài)环(huán)境下飞行(háng)时(shí),较(jiào)低(dī)的屏幕亮(liàng)度使得飞手难以看清画面;
4) 限于厂商实力和研发成本,不同的(de)数字图传对手机/平(píng)板作为显示器(qì)的兼容性没(méi)有充分验证(zhèng),某些型号可能适(shì)配较差(chà)。

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