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无人机三大关键(jiàn)部位解读

 

一、飞行控制系统(tǒng)

无人机飞行(háng)控制系(xì)统是指能(néng)够(gòu)稳定无人(rén)机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的(de)控制系统,是(shì)无人机的大(dà)脑(nǎo),也(yě)是区(qū)别于航模(mó)的最主要(yào)标志,简称飞(fēi)控(kòng)。

飞(fēi)控的(de)作用(yòng)就是(shì)通过(guò)飞控(kòng)板上的陀螺仪,对(duì)四轴飞行状(zhuàng)态(tài)进(jìn)行快速调整(都是瞬(shùn)间的事,不要妄想用人肉完(wán)成)。如(rú)发现右边力量大,向左倾斜(xié),那么就(jiù)减弱右边电流输出,电机(jī)变慢、升(shēng)力变小,自然(rán)就不再向左倾斜。如果没有飞(fēi)控系统,四轴飞行器就会因为安(ān)装、外界干(gàn)扰、零件之(zhī)间的不一(yī)致等原因形成(chéng)飞行力量不平衡,后果就是(shì)左(zuǒ)右、上下地胡乱翻滚,根本无法(fǎ)飞行。

工(gōng)作过程大致如下:飞控系统(tǒng)实(shí)时采集各传感器测(cè)量的飞行状态数据、接收无线电测(cè)控(kòng)终端传输的由地(dì)面测控(kòng)站上行(háng)信(xìn)道送来(lái)的控制命令及数据(jù),经计算处理,输(shū)出控制(zhì)指令给执(zhí)行机构,实现对(duì)无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控(kòng)制;同时将无人机的状态(tài)数据及发动机、机载(zǎi)电(diàn)源系统、任务设备的工(gōng)作状(zhuàng)态(tài)参数实时传(chuán)送给(gěi)机载无线(xiàn)电(diàn)数据终端,经无线电下行信道发送回地(dì)面(miàn)测控(kòng)站。飞控系统的硬件(jiàn)主要包括:主控制模块(kuài)、信(xìn)号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。

二、增稳云台

功能:

稳定平台,对(duì)于任务设备来说(shuō)太重要了(le),是用来给相机增稳的部(bù)分,几千米的(de)高度上误差个(gè)几分几(jǐ)秒就能差(chà)出去几十米。它主要(yào)通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵(dǐ)消(xiāo)机身晃(huǎng)动(dòng)或者震动的(de)影响。云台主要考察几个性(xìng)能:增稳精(jīng)度、兼容性(一(yī)款云(yún)台能适配几款相机(jī)和镜头(tóu))和转动范围(分为俯仰、横滚和旋(xuán)转(zhuǎn)三个(gè)轴),如果(guǒ)遇到变焦相(xiàng)机(jī),就更加考验云台的增稳(wěn)精度了,因为经过长(zhǎng)距(jù)离(lí)的变焦(jiāo),一点点轻微的(de)震动都(dōu)会让画面抖动得很厉害。

现(xiàn)时的航拍云(yún)台主要由无刷电(diàn)机(jī)驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向(xiàng)对相机(jī)进行增稳,可搭载的摄影(yǐng)器材从小(xiǎo)摄像头(tóu)到GoPro,再到微(wēi)单/无反相机,甚至全画幅单(dān)反以及专业级(jí)电影机都(dōu)可以(yǐ)。摄影(yǐng)器材越大,云台(tái)就越大,相应的机(jī)架也就越大。

分(fèn)类:

目前市面上常见的有三轴增(zēng)稳云台(tái)和两轴增稳云台。

三(sān)轴(zhóu)稳定航拍云台是现(xiàn)在主(zhǔ)流(liú)航拍无人机所(suǒ)采用(yòng)的航拍(pāi)防(fáng)抖云台,如(rú):劲鹰650型专业航(háng)拍器(qì)使用了3轴航拍(pāi)稳定器的,优(yōu)点是对(duì)航拍时的画面有全方位的稳定,保证(zhèng)画面清晰稳定(dìng);而缺点是工程造价(jià)较贵,由于电机控(kòng)制,所以相(xiàng)对会耗(hào)电,降低航拍(pāi)的续(xù)航时间。

两(liǎng)轴稳定航拍云台其实(shí)是三轴稳定航拍云台的缩减版,在市场上(shàng)一些定位在低端产品的(de)无人机所(suǒ)大量采(cǎi)用,原因是两轴稳定器能够降低成本,省去(qù)了垂(chuí)直方向上的(de)稳(wěn)定补(bǔ)偿,对耗电也会有所帮助。

无人机(jī)航(háng)拍云台上的耗电是影响无人机(jī)飞(fēi)行的一大因素(sù),在稳(wěn)定云台的电(diàn)机耗电上(shàng),有(yǒu)网(wǎng)友实际测试,在其他因素相同(tóng)的情况下(xià),在不(bú)安(ān)装航拍云台下,飞行时间(jiān)能(néng)够(gòu)长达26分钟,而安装航(háng)拍云台(tái)后,飞行时间下降(jiàng)至18分钟,安(ān)装了云台后下降了30%的续航时(shí)间。

三(sān)、图(tú)像传输系统

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

整个图(tú)传工(gōng)作(zuò)过程大致如下(以数字图传为例):无(wú)人机上挂载(zǎi)的视(shì)频拍摄装置将采集(jí)的视频信号传输到安装在无(wú)人机上的图传信号发送器,然后由(yóu)图传信(xìn)号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套(tào)件有1.2GHz2.4GHz5.8GHz频段可选(xuǎn),抗干扰能(néng)力、带宽各有(yǒu)不同)传送(sòng)到地面的接收系统,由接收(shōu)系(xì)统再通过HDMI传输到显示设备上(shàng)(显示(shì)器或平板电视),或者是通过USB传输到(dào)手机与平(píng)板电(diàn)脑上。由此,操控者(zhě)就能实(shí)时地监控到无人(rén)机航拍的图像。

无人机(jī)飞(fēi)行(háng)范围有限,过大会遥控信号(hào)变(biàn)差,同时实(shí)时高清图传也(yě)是个问题(tí)。图(tú)像传输距离的(de)远近,图(tú)像(xiàng)传输质量(liàng)的好坏,图像传输的稳定性等是衡量无人机(jī)图传性能(néng)的关键因(yīn)素。同时图像传输系统(tǒng)的(de)性能是区分无人机档次(cì)的(de)一个关键因素。

现(xiàn)有(yǒu)的图传主要有(yǒu)模拟和数字两种,而其(qí)组成(chéng)部分(fèn)主要由发(fā)射端、接(jiē)收(shōu)端和显(xiǎn)示端三部分。

(1) 模拟图传

早期的(de)图(tú)传设备都(dōu)采(cǎi)用的是(shì)模拟制式,它(tā)的特点(diǎn)是(shì)只(zhī)要图传发射端和接收端工作在一个频(pín)段上,就可以收到画面。

优点:

1)价格(gé)低廉,市(shì)面(miàn)上(shàng)的模拟图传发射和(hé)接受套装通常在1000元(yuán)以内(nèi)

2)可以多个接(jiē)收同时接收视频(pín)信号,模拟图传的(de)发射端相当于广播,只要(yào)接收(shōu)端的频率和(hé)发射(shè)端(duān)一(yī)致,就可以接收到(dào)视频信(xìn)号,方便多人观看;选择较多、搭(dā)配不同(tóng)的天线可实现不同的接收效(xiào)果;

3)工作距离(lí)较(jiào)远,以(yǐ)常用的600mw图传发射为例,开阔地(dì)工作距离在2km以上;

4)配合无信号时显示(shì)雪花的(de)显示屏,在信号(hào)微弱时,也能勉(miǎn)强(qiáng)判断飞机姿态(tài);

5)一体(tǐ)化的视频接受及DVR(录像)FPV专用(yòng)视频(pín)眼镜技术成熟,产品选择(zé)多;

6)视(shì)频信(xìn)号基本没有延迟(chí),对于低空高速飞行必备。

缺点(diǎn):

1)  发射、接受和天线的(de)产品质量(liàng)良莠(yǒu)不齐(qí),新手玩家选择困难(nán);

2)  易受到同频干(gàn)扰,两个发射端的(de)频率若接近时(shí),很有可能导致本机的视(shì)频信号被别人的图传信(xìn)号插入,导致飞机丢失;

3)  接线、安装,调试需要一定(dìng)经验,对于(yú)新手(shǒu)而言增加学习成本;

4)  飞行时安装连接天线、接收端电池(chí)、显示器支架等过(guò)程(chéng)繁琐;

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

6)  模拟(nǐ)图传发射(shè)端通常(cháng)安装(zhuāng)在机身外,影响一(yī)体机的美观;

7)  玩家个人安装(zhuāng)的图传天线若安装不当,可能在(zài)有(yǒu)的飞行姿态下会被机身遮挡,导致此时(shí)接(jiē)受信号欠佳,影响飞行(háng)安全;

8)  视频带宽小(xiǎo),画质较差(chà),通常分辨率在640*480,影响(xiǎng)拍摄(shè)时(shí)的感观。

适应人群:有一定基础(chǔ),对穿越飞行等项目热衷的进(jìn)阶玩家

(2) 数字图传

现在厂商(shāng)所开发的(de)无人机套机通(tōng)常都搭载(zǎi)了专用的数字图传,它的视频传(chuán)输方式是通过2.4g5.8g的数字信号进行。

优点:

1) 使用方(fāng)便,通常只需在遥(yáo)控(kòng)器(qì)上安装手机/平板电脑作为显示器即可;

2) 中高端(duān)产品的图像传输质量(liàng)较高,分辨率可达720p甚至(zhì)1080p;

3) 中高端产品的传(chuán)输距离亦可达(dá)2km,与普通模拟图传相(xiàng)媲美;

4) 实时回看拍摄的(de)照片和视频方便;

5) 集成在(zài)机身内,可靠性较高,一体化设计(jì)较为美观。

缺点:

1) 中高端产(chǎn)品的价格昂贵;

2) 低端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(yàn)和远距离飞行安全(quán);

3) 普通手机和(hé)平(píng)板电脑在没有配备遮光(guāng)罩的情况(kuàng)下,在(zài)室外环境下飞行时,较低的屏幕亮度使(shǐ)得飞手难以看清画(huà)面(miàn);

4) 限于厂商实力和(hé)研(yán)发成本(běn),不同的(de)数字图传(chuán)对手(shǒu)机(jī)/平板(bǎn)作为显示器(qì)的兼(jiān)容性(xìng)没有充分验证,某些(xiē)型号可能(néng)适配较差。

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