一、飞行控制系统
无人机飞行控制系统是指能够稳定无人(rén)机(jī)飞(fēi)行姿态,并(bìng)能控制无人机自主或半自(zì)主飞行的控制系统,是无人机的大脑,也是区别于航模的最主要标志,简称飞控。
飞控的作用就是通(tōng)过飞控板上的陀螺仪,对四轴(zhóu)飞行状态进行快速调整(都是(shì)瞬间的事,不要(yào)妄想用人肉完(wán)成)。如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右(yòu)边电流输出,电机变慢(màn)、升力变小,自然就不再向左倾斜。如果没(méi)有飞控系统,四轴飞行器(qì)就会因(yīn)为安(ān)装、外界干扰、零件之间的(de)不一致等原因形成(chéng)飞行力量不平(píng)衡,后果就是(shì)左右、上下地胡乱翻滚,根本无法(fǎ)飞行。
工(gōng)作(zuò)过程大(dà)致如下:飞控系统实时采集各传感(gǎn)器测(cè)量的飞(fēi)行状态(tài)数据、接收无线电测控终端(duān)传输的由地面测控站上行信道送来的(de)控制命令及数据,经计(jì)算处理,输出控制指令给(gěi)执行机构,实现对无人机中(zhōng)各种飞行模态(tài)的控制和(hé)对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及(jí)发(fā)动(dòng)机、机(jī)载电(diàn)源(yuán)系统、任务(wù)设备的工(gōng)作状(zhuàng)态参数(shù)实时传(chuán)送给机载无线电数据终端(duān),经无线电下行信道发送(sòng)回(huí)地面(miàn)测控站。飞控系统的硬件主要包括:主(zhǔ)控制(zhì)模块、信号调理及接口模块、数(shù)据采集(jí)模(mó)块以及舵机驱动模块等。
二、增稳云台
功能:稳定平台,对于任务设(shè)备来说太重(chóng)要(yào)了,是用来给相机增稳的(de)部分(fèn),几千米的高(gāo)度上误差个几分几秒就能差(chà)出去(qù)几十米。它(tā)主要(yào)通(tōng)过传(chuán)感器感知机(jī)身的动作(zuò),通过电机(jī)驱动让相机保持原来的位置,抵(dǐ)消机(jī)身(shēn)晃动或者震动的影响。云台主要考(kǎo)察几个性能:增稳精度、兼容性(一款(kuǎn)云台能适(shì)配几款相机(jī)和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个轴(zhóu)),如果遇到变焦相机,就更加(jiā)考验(yàn)云台的增稳精(jīng)度了,因为经过(guò)长距离的变焦,一点点轻微(wēi)的震动都会让画面抖动得(dé)很厉害。
现时的航拍(pāi)云台主要由无刷电机驱动,在水(shuǐ)平、横滚、俯仰三个(gè)轴向对相(xiàng)机进行增稳,可搭载的摄影器材从小(xiǎo)摄像头(tóu)到GoPro,再到微单(dān)/无(wú)反相机,甚至全画幅单反以及专业(yè)级(jí)电(diàn)影机都可以。摄影器材越大(dà),云台就越大,相(xiàng)应的机架也(yě)就越大。
分类:目前(qián)市面上常见的有三轴(zhóu)增(zēng)稳云(yún)台和两轴增稳(wěn)云台。
三轴(zhóu)稳定航拍(pāi)云台是现在主流(liú)航拍无人机所采用的航拍(pāi)防抖云台,如(rú):昆明劲鹰无(wú)人机,优点是对航拍时的画面(miàn)有全方位的(de)稳定,保证画面清晰稳定;而缺点是工程造价较贵,由于电机控制,所以相对会耗(hào)电,降(jiàng)低(dī)航拍的续航时(shí)间(jiān)。
两轴稳定航拍云台其实是三轴稳定航拍云台的缩(suō)减版,在市(shì)场(chǎng)上(shàng)一些定位在低端产品的无人机所大量采用,原因是两(liǎng)轴稳定器能够(gòu)降低(dī)成本,省去了(le)垂直方向上的(de)稳(wěn)定补偿,对耗电也会有(yǒu)所帮助。大多(duō)航拍用的(de)无人机都是轴对称的结构,而(ér)轴对称结构在垂直方(fāng)向上的晃动都不是(shì)太厉害。
无人机航拍云台上的(de)耗电(diàn)是影响无人机(jī)飞行的一(yī)大(dà)因(yīn)素,在稳定(dìng)云台的电机耗(hào)电上,有网友实际测试(shì),在其他因素相(xiàng)同的情况下,在不(bú)安(ān)装航(háng)拍云台(tái)下,飞行时间能够(gòu)长达26分(fèn)钟,而安装航拍云(yún)台后,飞(fēi)行时间下降至18分钟,安(ān)装了云(yún)台后(hòu)下(xià)降了30%的续航时(shí)间。
三、图像传输系统
无人机(jī)图像传输系统就是将天空中处于飞行状(zhuàng)态的无人机所拍摄的画面实时稳(wěn)定的发射给地面无线图传遥控接收设备。
整个(gè)图传工作过程大致如下(以数字(zì)图传为例):无人机上(shàng)挂(guà)载的(de)视频拍(pāi)摄装置(zhì)将采集的视(shì)频信号(hào)传输(shū)到安装在无人机上的(de)图传信号发送器(qì),然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无(wú)人机图传套(tào)件(jiàn)有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选(xuǎn),抗干扰能力、带(dài)宽各有不同)传送到地面的接收系统(tǒng),由接收系(xì)统再通过HDMI传(chuán)输到显示(shì)设备上(显示器或平板电(diàn)视),或者是通过USB传输到手机(jī)与平板电脑上。由此,操控者就能实时地监控(kòng)到无人机航拍的图像。
无人机飞行范(fàn)围(wéi)有限,过大会遥控信号变差,同时(shí)实时高清(qīng)图传也(yě)是个问(wèn)题。图像传输距离的(de)远近,图像传输质量的好坏,图像(xiàng)传输的稳定性等是衡量(liàng)无人(rén)机图传性能的关键因素。同时(shí)图像(xiàng)传输系统(tǒng)的性能是区分无人机档次(cì)的(de)一个关(guān)键因素。
现有的图传主要有模拟和(hé)数字两(liǎng)种(zhǒng),而其组成部分主(zhǔ)要(yào)由发射端(duān)、接收端和显(xiǎn)示端三部分。
(1) 模拟图(tú)传
早期的图传设备都(dōu)采(cǎi)用的是模(mó)拟制式,它的特点是只要图传(chuán)发射(shè)端和接收端(duān)工作(zuò)在一个频段上,就可以收到画面。
优点:
1)价(jià)格低廉(lián),市面上的模拟(nǐ)图传发射(shè)和接受套装通常(cháng)在(zài)1000元以内
2)可(kě)以多个接(jiē)收同(tóng)时接收(shōu)视(shì)频信号,模拟图传的发射端相当于广播,只要(yào)接(jiē)收端(duān)的频率(lǜ)和发射端(duān)一(yī)致,就(jiù)可以(yǐ)接(jiē)收到视频信号(hào),方便多人(rén)观(guān)看;选择较多、搭配不同(tóng)的天线可实现不(bú)同的接收效果;
3)工作距(jù)离较远,以常用的600mw图传发射为例,开阔地工作距离在2km以上;
4)配合无信号时显示雪花(huā)的显示屏,在信号微(wēi)弱时,也能勉强判断飞机姿态(tài);
5)一体化的视频接受(shòu)及DVR(录像)和FPV专用视(shì)频(pín)眼镜技术成(chéng)熟,产品选(xuǎn)择多;
6)视(shì)频信号(hào)基本没有延迟,对于低空高速(sù)飞行必备。
缺点:
1)发射、接受(shòu)和天线的(de)产品质(zhì)量良莠不齐,新手玩(wán)家(jiā)选择困(kùn)难(nán);
2)易受到同频干扰,两个发射端(duān)的频率若接近时,很有可能(néng)导致本机的视(shì)频(pín)信号被别人的图传信(xìn)号插(chā)入,导致飞机丢失;
3)接(jiē)线、安装(zhuāng),调试需要一定(dìng)经验,对于新手而(ér)言增加学习成本;
4)飞行时安装连接天(tiān)线、接收端(duān)电(diàn)池(chí)、显(xiǎn)示器支架等过程繁琐;
5)没有DVR(视频录制)功(gōng)能的接收端无法实时回(huí)看视(shì)频,而有DVR功能的接收端回看视频也(yě)较为不便(biàn);
6)模拟图传发射端通常安(ān)装在机身(shēn)外,影响一体机(jī)的(de)美观;
7)玩家(jiā)个人安装(zhuāng)的图传天线若安装不当(dāng),可能在(zài)有的飞行姿态下会被机身遮挡,导致此时接(jiē)受信号欠佳,影响飞行(háng)安(ān)全;
8)视(shì)频带宽小,画(huà)质较(jiào)差,通(tōng)常(cháng)分辨率在640*480,影响拍(pāi)摄时的感观。
适应人群:有一定(dìng)基础,对穿越飞行等(děng)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(le)专用的数字图传,它的视频传输(shū)方式是通过2.4g或5.8g的数字(zì)信号进行(háng)。
优点:
1)使(shǐ)用(yòng)方便,通常只需在遥(yáo)控(kòng)器上安装(zhuāng)手机/平板电脑作为显示器(qì)即可;
2)中高端产品的(de)图像传(chuán)输质量较高,分辨(biàn)率可达720p甚至1080p;
3)中高端产品的(de)传输距离(lí)亦可达(dá)2km,与普通(tōng)模拟图传相媲(pì)美;
4)实时(shí)回看拍(pāi)摄的(de)照片(piàn)和视频方便;
5) 集成在机身内,可靠性较高,一体化设计(jì)较为美(měi)观。
缺点:
1) 中高端产品的价(jià)格(gé)昂贵;
2) 低端产品的有效距离短和(hé)图像延迟问题非常严重(chóng),影响(xiǎng)飞行体验和远距离飞行安全;
3) 普通手机(jī)和平板电脑在没有配备遮光罩的情(qíng)况下,在室(shì)外环境下(xià)飞行时,较低的(de)屏幕亮度使得飞手难以看清(qīng)画面;
4) 限于厂商实力和研发(fā)成本,不同的数字图传对手机/平板作为显示器的兼(jiān)容性没有充分验(yàn)证,某些型(xíng)号(hào)可(kě)能适配较差(chà)。
适(shì)应(yīng)人群:新手玩家,中高端数(shù)字图传亦(yì)可(kě)适应高端玩家要求,但(dàn)对于穿越飞行而言(yán)目前的数字图传(chuán)延(yán)迟仍然(rán)较要实现(xiàn)航拍功(gōng)能时需外接显示(shì)器或使用手(shǒu)机/平板电(diàn)脑作为显示器。

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