一(yī)、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)飞行姿态,并(bìng)能(néng)控制无人机(jī)自主或半自主飞行的控制系统,是无(wú)人机的大脑(nǎo),也是区别于航模的最主要标(biāo)志,简称飞控。
飞(fēi)控的作用就是通过飞控板上的陀(tuó)螺仪,对(duì)四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人(rén)肉完(wán)成)。如发现右边力量(liàng)大,向左倾斜,那么(me)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。如果(guǒ)没(méi)有飞(fēi)控系统,四轴飞行器就会(huì)因为安装、外界(jiè)干扰、零件(jiàn)之间(jiān)的不一(yī)致(zhì)等原(yuán)因(yīn)形(xíng)成(chéng)飞行力量不平衡,后果(guǒ)就是左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行(háng)。
工作(zuò)过程大致如下:飞控(kòng)系统实时采集各传(chuán)感器(qì)测量的飞行状态数据、接(jiē)收(shōu)无线电(diàn)测控终端(duān)传输的由地面测控(kòng)站(zhàn)上(shàng)行信道送(sòng)来的控制命(mìng)令及(jí)数据,经计(jì)算(suàn)处理,输出控制指令(lìng)给执行机构(gòu),实现对无人机中各种飞行模态的控制(zhì)和(hé)对(duì)任务设备的管(guǎn)理与控制;同时将无人机的状态数据及发(fā)动机(jī)、机(jī)载(zǎi)电源系统、任务设备的工作(zuò)状态参(cān)数实时传送给机载无线电(diàn)数据终端,经无线(xiàn)电下(xià)行信道发送回地面测控站。飞控系统(tǒng)的硬件主要包括:主控制模块、信号(hào)调理及接口(kǒu)模块、数据(jù)采集模块以及舵机驱(qū)动(dòng)模块等。
二、增稳云台
功能:
稳定平(píng)台(tái),对于任(rèn)务设备来说太重要了(le),是用来给相机增稳(wěn)的部分,几千(qiān)米的高度(dù)上误(wù)差个几分几秒就能差出去几十米。它主要通过传感器(qì)感知机身的(de)动作,通过电机驱(qū)动(dòng)让(ràng)相机(jī)保持原来的(de)位(wèi)置,抵(dǐ)消机身晃动或者震动的影响。云台(tái)主(zhǔ)要考察几个性能:增稳精度、兼容性(一款(kuǎn)云台能(néng)适(shì)配几款相机和(hé)镜头)和转(zhuǎn)动范围(wéi)(分为俯仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变焦相机,就更加考验云台(tái)的增(zēng)稳(wěn)精度了,因为(wéi)经(jīng)过长距离(lí)的变焦,一点(diǎn)点轻微的震动都(dōu)会让画(huà)面抖动得很厉害。
现时的航拍云台主要由无刷电机驱动(dòng),在水平、横(héng)滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄影器材(cái)从小摄像头(tóu)到GoPro,再到微单/无(wú)反相机,甚至全(quán)画幅单反以及(jí)专业(yè)级(jí)电影机都(dōu)可以(yǐ)。摄(shè)影器(qì)材越大(dà),云台就越(yuè)大(dà),相应的(de)机架也就越大。
分(fèn)类:
目前市面上(shàng)常见的(de)有(yǒu)三轴增(zēng)稳云台和两轴增稳云台。
三轴稳定航拍云(yún)台(tái)是现(xiàn)在(zài)主流航拍无人(rén)机所采用的航拍(pāi)防(fáng)抖云台,如(rú):劲鹰650型(xíng)专业航拍器使用了3轴(zhóu)航拍稳定(dìng)器的,优点是对航拍时的画面有全方位(wèi)的稳定,保证(zhèng)画面清(qīng)晰稳定;而缺点是工(gōng)程造(zào)价较贵(guì),由于电(diàn)机控制(zhì),所以相对会(huì)耗(hào)电,降低航(háng)拍的续航时间。
两轴稳定航拍(pāi)云台其实是三轴(zhóu)稳定航拍云台的缩减(jiǎn)版,在市(shì)场上一些定位在低端产(chǎn)品的无人机所大量采用,原因是两轴稳(wěn)定器能够降低成(chéng)本,省去了垂直方向上的稳定补(bǔ)偿,对耗电也会有所帮(bāng)助。
无(wú)人机航拍云台上的耗(hào)电是影响无(wú)人机飞行(háng)的一大因素,在稳定云台的电机(jī)耗(hào)电上,有网友实际测试,在其(qí)他因(yīn)素相同的情况下(xià),在不安装航拍(pāi)云台下,飞(fēi)行时间能够长达(dá)26分钟,而安装航拍云台(tái)后,飞行时间下降至18分钟,安装了云台(tái)后下降了30%的(de)续航时间(jiān)。
三(sān)、图像传输系统
无人机图像(xiàng)传输系统(tǒng)就是将天空中(zhōng)处于飞行状(zhuàng)态的(de)无人机所拍摄(shè)的画面实时稳定的发射给地面无线(xiàn)图传遥控接收设备。
整个图传工(gōng)作过程大致如(rú)下(以数(shù)字图传为例):无人机上挂载(zǎi)的视(shì)频拍(pāi)摄装置将采集(jí)的视频信号传输到安装在无人机上的图传信号发送器,然后由(yóu)图传信(xìn)号(hào)发送器的2.4GHz无线(xiàn)信号(市面上单卖的无人机图传套件(jiàn)有(yǒu)1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干(gàn)扰能力、带宽(kuān)各有不同)传送到地面的(de)接收系(xì)统,由接收系统(tǒng)再通过HDMI传输到显(xiǎn)示设备上(显示器或平板电视),或者是通(tōng)过USB传输到手机与平(píng)板电脑上。由此,操控者就能实时地监控到(dào)无人机航拍的图像。
无(wú)人机飞行范围有限,过大会遥控信号变差,同时(shí)实时高清图传(chuán)也(yě)是个问题。图像传输距离的远近,图像传输质量的好坏,图像传输(shū)的稳定性等(děng)是衡量无人机(jī)图传(chuán)性能的关(guān)键因(yīn)素。同时图(tú)像(xiàng)传(chuán)输系统(tǒng)的性能是区分(fèn)无人(rén)机档次的一个关键因(yīn)素。
现有(yǒu)的(de)图传(chuán)主要有(yǒu)模拟(nǐ)和数字两种(zhǒng),而(ér)其组成(chéng)部分主(zhǔ)要(yào)由发射端、接收端和显示端三部分。
(1) 模拟(nǐ)图(tú)传
早(zǎo)期的(de)图传设备都(dōu)采用的是模(mó)拟(nǐ)制式,它的(de)特点是只要图传发射(shè)端和接收端工作(zuò)在一(yī)个频段上,就可(kě)以收到(dào)画面。
优点:
1)价(jià)格低廉,市面上的模拟图传发射和(hé)接受套装通常(cháng)在1000元以(yǐ)内(nèi)
2)可以(yǐ)多个接(jiē)收同(tóng)时接(jiē)收视频信号,模拟图传的发射(shè)端相当于广播,只要(yào)接收端的频率和发射(shè)端一致,就可以接收到(dào)视频信号(hào),方便多人观看;选择较多、搭配不同的天线(xiàn)可(kě)实现不同的接收效果;
3)工作距离较(jiào)远,以常用的600mw图传发(fā)射为例,开阔地工作距离在2km以上;
4)配合无(wú)信号时显(xiǎn)示雪花的显示屏,在信号微弱(ruò)时,也能勉强判断飞(fēi)机姿态;
5)一体化的视(shì)频(pín)接受及(jí)DVR(录像)和FPV专(zhuān)用视频眼镜技术成熟,产品(pǐn)选(xuǎn)择多;
6)视频信号(hào)基本没有延迟,对于低空高(gāo)速飞(fēi)行必备。
缺点:
1) 发射、接受和天(tiān)线的产(chǎn)品质量良莠不齐,新手玩(wán)家选择困难;
2) 易受到同频干扰,两个发射端的频率若接近时(shí),很有可能导致本机的视频信号被别(bié)人的图传信号(hào)插入,导致飞机丢失;
3) 接线、安装,调(diào)试(shì)需要一定经验,对(duì)于新手(shǒu)而(ér)言增加(jiā)学习成本(běn);
4) 飞行时安装连接天线、接(jiē)收端电池、显(xiǎn)示器支架等过程繁琐(suǒ);
5) 没有DVR(视频录制)功能的接收端无法实时回(huí)看视频,而有DVR功能的接收(shōu)端回看视频也(yě)较为不便;
6) 模(mó)拟图传发射端通常安(ān)装(zhuāng)在机身外,影响一体(tǐ)机的美观(guān);
7) 玩家个人(rén)安装的图传天(tiān)线(xiàn)若安装不当,可能(néng)在有的飞行姿态(tài)下会被机身(shēn)遮挡,导致此时接受信号欠佳,影响飞(fēi)行(háng)安全;
8) 视频带宽小,画(huà)质较(jiào)差,通常分辨率在640*480,影(yǐng)响(xiǎng)拍摄(shè)时的感(gǎn)观。
适应人群:有一定(dìng)基础,对穿越飞行等项(xiàng)目热(rè)衷的进阶玩(wán)家
(2) 数(shù)字图传
现在(zài)厂商所开发的(de)无人机套机通常都(dōu)搭载了专用的数字图传(chuán),它(tā)的视频传输方式是通过2.4g或5.8g的数字信号进行。
优(yōu)点:
1) 使用方(fāng)便,通常只需在遥控器(qì)上(shàng)安(ān)装手机/平板电脑作(zuò)为(wéi)显示器(qì)即(jí)可(kě);
2) 中高端产品(pǐn)的图像传输质量较(jiào)高,分辨率可达720p甚(shèn)至1080p;
3) 中高端产品的传输(shū)距离亦可(kě)达(dá)2km,与(yǔ)普(pǔ)通模拟(nǐ)图(tú)传相媲美;
4) 实时(shí)回看拍(pāi)摄的照片和视频(pín)方便;
5) 集成在机身(shēn)内(nèi),可靠性(xìng)较高,一(yī)体化(huà)设计(jì)较为美观(guān)。
缺点:
1) 中高端产品的价格昂贵;
2) 低端产品的有效距离短和图像(xiàng)延迟问(wèn)题非常严重,影响飞行体验和远距离飞行安全;
3) 普通手机和平(píng)板电(diàn)脑在(zài)没有配备(bèi)遮光罩的情况下,在室(shì)外环境(jìng)下飞行时,较低的屏(píng)幕亮(liàng)度使得(dé)飞手难以看清画面;
4) 限于(yú)厂商实(shí)力和研发成本(běn),不同(tóng)的(de)数字图(tú)传(chuán)对手机/平板作为显示器(qì)的兼容性没有充分验(yàn)证,某些型号可能适(shì)配较差。

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