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无人机三大关键部位解读

 

一、飞行(háng)控制系统

无(wú)人机飞行控(kòng)制系(xì)统是指能够稳定无人机(jī)飞行姿态,并(bìng)能控制无人机自主或半自主(zhǔ)飞行的(de)控制系统(tǒng),是无人机的大脑,也(yě)是区(qū)别于航模的最主要标(biāo)志,简(jiǎn)称飞(fēi)控。

飞控的作(zuò)用就是通过飞(fēi)控板上的陀(tuó)螺仪,对(duì)四轴飞(fēi)行状态进(jìn)行快速调整(都是瞬间(jiān)的事,不(bú)要妄(wàng)想用人肉完成)。如发现右边(biān)力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升(shēng)力变小,自然就不再向左倾斜。如果没有飞(fēi)控系(xì)统,四(sì)轴飞行器就会因为安(ān)装、外界(jiè)干扰(rǎo)、零件之(zhī)间的不一致等原因形成飞(fēi)行力量不平(píng)衡,后(hòu)果就是左(zuǒ)右、上下地胡乱(luàn)翻滚,根本无法飞行。

工作过(guò)程大致如(rú)下:飞控系统实(shí)时采集各(gè)传感(gǎn)器(qì)测量的飞行状态数据、接收(shōu)无线电测控终端(duān)传输(shū)的由(yóu)地面测控站上(shàng)行信道(dào)送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现(xiàn)对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的(de)状态数据(jù)及发动机、机载电源系统、任务(wù)设备的工作状态参数实(shí)时传送给机载无(wú)线电数据终(zhōng)端,经(jīng)无线电下行信(xìn)道发送回地面测控站。飞控系统的硬(yìng)件主要包括:主控制模(mó)块、信号(hào)调理及接口模块、数据采集模块以及(jí)舵机驱(qū)动模块等。

二、增稳(wěn)云台

功(gōng)能:

稳定平台,对于任务设备来(lái)说太重要了,是用来给相机(jī)增稳的部分(fèn),几(jǐ)千米的高度上误差个几分几秒(miǎo)就(jiù)能差出去几十米(mǐ)。它主要通过传感器感知机身的动作,通(tōng)过电机驱动让相机(jī)保持原来的位置,抵消机身(shēn)晃动或者震动(dòng)的(de)影响。云台主要考察几(jǐ)个性能:增(zēng)稳精度、兼容性(一(yī)款(kuǎn)云台能适配几(jǐ)款相机和(hé)镜头)和转动范围(分(fèn)为俯(fǔ)仰(yǎng)、横滚和旋转三个轴),如果遇(yù)到变(biàn)焦相机,就更加考验云台的增稳(wěn)精度了,因为经过长(zhǎng)距离的变焦,一点点(diǎn)轻微的震动都会(huì)让画面抖动得很厉害(hài)。

现时的(de)航拍云(yún)台主要由无刷电机驱(qū)动,在水平、横(héng)滚、俯(fǔ)仰三个轴向对相机进(jìn)行增稳(wěn),可搭载的摄(shè)影器材从小摄像(xiàng)头到GoPro,再到微单(dān)/无反相机,甚至全画幅(fú)单反以及专业级(jí)电(diàn)影机(jī)都可以。摄影器材(cái)越大,云台就越(yuè)大,相应的机架也就越大。

分类:

目前市面(miàn)上常(cháng)见的有(yǒu)三(sān)轴增稳云(yún)台(tái)和两轴增(zēng)稳云台。

三轴稳定航拍(pāi)云(yún)台是现在(zài)主(zhǔ)流航拍无人机所采用的航拍防抖云台,如:劲鹰(yīng)650型专(zhuān)业航(háng)拍器使用了3轴航拍稳定器的,优点是对航(háng)拍(pāi)时的画面有(yǒu)全方位(wèi)的稳定,保证画面清晰(xī)稳定(dìng);而缺点是工程造价(jià)较(jiào)贵(guì),由于电机控制(zhì),所以相对会耗电,降低航拍的续航(háng)时间。

两轴稳(wěn)定(dìng)航拍云(yún)台其实是三(sān)轴稳定(dìng)航拍云台(tái)的(de)缩减版,在市场(chǎng)上(shàng)一些定位在低端产品的无人机所大量采用,原因(yīn)是两轴稳定器能够降低成本,省去(qù)了垂直方向上的稳(wěn)定补偿,对耗(hào)电也会有(yǒu)所帮助。

无(wú)人机航拍云(yún)台上的耗电是影响无人机飞行的(de)一大因素(sù),在稳定云台的电(diàn)机耗电上,有(yǒu)网友实(shí)际测试,在其他因素相同(tóng)的情况下,在不安装(zhuāng)航拍云台下,飞(fēi)行(háng)时间能够(gòu)长(zhǎng)达26分钟,而安装航拍(pāi)云台后,飞行时间下降至18分钟,安装了云台后下降了30%的续(xù)航(háng)时间。

三、图像传输系(xì)统

无人机图像传(chuán)输系统就是将天空中处于飞(fēi)行状态的无人机(jī)所拍摄的画面实时(shí)稳定的发(fā)射给(gěi)地面无线图(tú)传遥控接收设备。

整个图(tú)传工作过程大致如下(以数(shù)字图传为例):无人机上挂载(zǎi)的(de)视频拍(pāi)摄装置将采集的视(shì)频信号传输(shū)到安装在无人(rén)机(jī)上的图传信号发送器,然后(hòu)由图传信号发送器的2.4GHz无线信(xìn)号(市面上单卖(mài)的无人机图传(chuán)套件有1.2GHz2.4GHz5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带宽各(gè)有不同)传送到地面(miàn)的接收系统,由接收系(xì)统再通过(guò)HDMI传输到显示设备上(显示(shì)器或平板电(diàn)视),或者是通过USB传输到手机与平(píng)板电脑上。由此,操控者(zhě)就能实时地监控到无人机(jī)航拍的图像(xiàng)。

无人机飞行范围有限,过大(dà)会遥控信号变差(chà),同时(shí)实(shí)时高清图(tú)传也是个问题。图像传输距(jù)离的远近,图像传输质量的好坏,图像(xiàng)传(chuán)输的稳定(dìng)性(xìng)等(děng)是衡量无人(rén)机图传性能的关键因素。同时图像传输系统的性(xìng)能是区(qū)分无人(rén)机档次(cì)的一个关(guān)键(jiàn)因素。

现有的图(tú)传主要有模拟和(hé)数字两种(zhǒng),而其组成部分(fèn)主(zhǔ)要由(yóu)发(fā)射端(duān)、接收端和显示端三部(bù)分(fèn)。

(1) 模拟图传

早期的(de)图传设备都采用的是(shì)模拟(nǐ)制式,它(tā)的(de)特点是只要图传发射端和接收端工作在一个频段上,就(jiù)可(kě)以收(shōu)到画面。

优(yōu)点:

1)价格低(dī)廉,市面(miàn)上的模拟图传发(fā)射和接受(shòu)套装通常在1000元(yuán)以(yǐ)内

2)可(kě)以(yǐ)多个接收(shōu)同时接收视(shì)频信号,模拟图传的发射端相当于(yú)广播,只要接(jiē)收端的频率(lǜ)和发射端一致(zhì),就可以(yǐ)接(jiē)收(shōu)到(dào)视(shì)频信(xìn)号(hào),方便多人观(guān)看;选(xuǎn)择较多、搭配不(bú)同的天线可实现(xiàn)不同的接(jiē)收(shōu)效果;

3)工作距离较远,以常用的600mw图传发射为(wéi)例,开阔地(dì)工作距(jù)离在2km以上;

4)配合无信号时显示雪花的显示(shì)屏,在信(xìn)号微弱时(shí),也能勉(miǎn)强(qiáng)判断飞机(jī)姿态;

5)一体化的(de)视频接(jiē)受及DVR(录像(xiàng))FPV专用(yòng)视(shì)频眼镜技术成熟,产品选择多;

6)视频信号基本没(méi)有延迟,对(duì)于(yú)低(dī)空高速飞行(háng)必备(bèi)。

缺点(diǎn):

1)  发射、接受和天线(xiàn)的产品质量良莠不齐,新手玩家选择困难;

2)  易(yì)受(shòu)到同频干扰,两个(gè)发射端的频率若接近时(shí),很有可能导致本(běn)机(jī)的视频(pín)信号被别(bié)人的图传(chuán)信号插入,导致飞机丢(diū)失;

3)  接线、安装,调试(shì)需要(yào)一定(dìng)经验,对于新手而言增加学(xué)习成(chéng)本(běn);

4)  飞行时安(ān)装连接(jiē)天线、接(jiē)收端(duān)电池、显示器支架等过程(chéng)繁琐;

5)  没有DVR(视频录制)功能的接收端无法实时(shí)回看视频,而有DVR功能的接(jiē)收端回看视频也较(jiào)为不便(biàn);

6)  模拟图(tú)传发射端通常(cháng)安装在机身(shēn)外,影响一体(tǐ)机的美(měi)观;

7)  玩家个(gè)人安装的图传天线若安装不当(dāng),可(kě)能在有的(de)飞行(háng)姿态(tài)下会被机身遮挡,导致(zhì)此时(shí)接受(shòu)信号欠佳,影(yǐng)响飞行安全;

8)  视频带(dài)宽小,画(huà)质较(jiào)差,通常分辨率(lǜ)在640*480,影响(xiǎng)拍摄时的感观。

适应人群(qún):有一定基础,对穿越飞行等项目热衷的进阶玩家

(2) 数字图传

现在(zài)厂(chǎng)商(shāng)所开发的无人机套机(jī)通常都搭载了专(zhuān)用的数(shù)字图传,它的视频传输方(fāng)式是通过2.4g5.8g的数字信(xìn)号进行。

优(yōu)点(diǎn):

1) 使用方便,通(tōng)常只(zhī)需在遥控(kòng)器上安装手机/平板(bǎn)电脑作为显示器即可;

2) 中高(gāo)端产(chǎn)品的图像传(chuán)输质量较(jiào)高,分辨率可(kě)达720p甚至1080p;

3) 中(zhōng)高端产品的传输距离亦可达2km,与普通(tōng)模(mó)拟图传相媲美;

4) 实时回(huí)看拍摄(shè)的照片(piàn)和视频方便;

5) 集成在机(jī)身内,可靠性较高,一体(tǐ)化(huà)设计较(jiào)为美观。

缺点(diǎn):

1) 中高端产(chǎn)品的(de)价格昂贵;

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

3) 普通手机和(hé)平板(bǎn)电脑在没(méi)有配备遮光罩(zhào)的情况下,在室(shì)外环境下飞行时,较低的屏幕亮度使得飞手难以看清画面;

4) 限于厂商实力(lì)和(hé)研发成(chéng)本,不同(tóng)的数字图(tú)传对手机(jī)/平板作为显示器的兼容性(xìng)没(méi)有充分(fèn)验证,某些型号可能适(shì)配较差(chà)。

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