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无人机三大(dà)关键(jiàn)部位解读

 

一、飞行控制系统

无人机飞行(háng)控制系(xì)统是指能够(gòu)稳定无人机(jī)飞(fēi)行(háng)姿(zī)态,并能控制无(wú)人机自主或(huò)半自主(zhǔ)飞行的控(kòng)制系统,是无人机的大(dà)脑,也是(shì)区别于航模的最(zuì)主要标(biāo)志,简称飞(fēi)控。

飞控(kòng)的作(zuò)用就是通过飞控(kòng)板上的陀(tuó)螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬(shùn)间的事,不要妄想用人肉完(wán)成)。如发(fā)现右边力量(liàng)大,向左倾(qīng)斜,那么就减(jiǎn)弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不再向左(zuǒ)倾(qīng)斜。如果没有飞控系统,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下(xià)地胡乱翻滚,根本无(wú)法飞行。

工作过程大致如(rú)下:飞控系统实时采集各传感(gǎn)器测量的(de)飞行状(zhuàng)态数据(jù)、接收无线电测控(kòng)终(zhōng)端传输的由地面测(cè)控站上行信道送来的控制命令及数据(jù),经计算处理,输出(chū)控(kòng)制指令(lìng)给执行机构,实现对(duì)无人(rén)机中各种(zhǒng)飞(fēi)行模态(tài)的(de)控(kòng)制和对任务设(shè)备(bèi)的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源(yuán)系统、任务设备(bèi)的工作状态参数实时传送给机(jī)载无(wú)线(xiàn)电数(shù)据(jù)终端,经无(wú)线电(diàn)下行信(xìn)道发送(sòng)回地面测控站。飞控系统的硬件主要包(bāo)括:主控制模块、信号调理及接口(kǒu)模块、数据采集(jí)模块以(yǐ)及舵机驱动模块等。

二、增稳云台

功能:

稳定平台,对于任务设备来说太重要了,是用来给(gěi)相机增(zēng)稳的部(bù)分,几(jǐ)千(qiān)米的高(gāo)度上误差个几(jǐ)分几(jǐ)秒就能差出去几十米。它主要通过传感器感知机身的(de)动作,通过电机驱动让(ràng)相机保持原来(lái)的(de)位(wèi)置,抵消机身晃动或者震(zhèn)动(dòng)的影响。云台主要考(kǎo)察(chá)几个性(xìng)能:增稳(wěn)精度、兼容性(一款云台能(néng)适配几款相机和镜头)和转动范围(分为俯(fǔ)仰(yǎng)、横滚和旋转三(sān)个轴),如果(guǒ)遇(yù)到(dào)变焦相机,就更加考(kǎo)验云(yún)台的(de)增稳精(jīng)度了,因为经(jīng)过(guò)长距离的变焦,一点(diǎn)点轻(qīng)微的震动都会让画面抖动得很厉害(hài)。

现时(shí)的航拍(pāi)云台主(zhǔ)要由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄(shè)影器材(cái)从小摄像头(tóu)到GoPro,再到微单/无(wú)反相(xiàng)机,甚至全画幅(fú)单(dān)反(fǎn)以(yǐ)及专业级电影机都可以。摄影器(qì)材越(yuè)大,云(yún)台就越大,相(xiàng)应的机架也就越大。

分类:

目前市(shì)面上常见的有三轴增稳云台和两(liǎng)轴增稳云台。

三轴(zhóu)稳(wěn)定(dìng)航拍云台是现在主流(liú)航拍无人机所采用(yòng)的航拍防抖云台,如(rú):劲鹰650型专业(yè)航拍器使(shǐ)用了3轴航(háng)拍稳定器的(de),优(yōu)点是对航拍时的画(huà)面有全方位的稳(wěn)定,保证画面清晰稳定;而(ér)缺点是工程造价较贵,由于电机控制,所(suǒ)以相对(duì)会耗电,降低航拍的(de)续航(háng)时(shí)间(jiān)。

两轴稳定航拍云台其实是三(sān)轴稳定航拍云台的缩减版,在(zài)市场上一些定位在低端产品的无人机所大量采用(yòng),原因是两轴稳定器能够降低成本,省去了垂(chuí)直(zhí)方向上(shàng)的稳(wěn)定补偿,对耗(hào)电也会有所(suǒ)帮助。

无人机(jī)航拍云台上的(de)耗电是影响无人(rén)机飞行的一(yī)大因(yīn)素,在稳定(dìng)云台的电机耗电上,有网友实际测试,在(zài)其他因素相同(tóng)的情况下,在(zài)不安装航拍(pāi)云台下,飞(fēi)行时间能够长达26分钟,而安装(zhuāng)航拍云(yún)台后,飞行(háng)时间下降至18分(fèn)钟,安装了云台后下降了30%的续航时间。

三、图像传输系统

无人机图像(xiàng)传输系(xì)统就是将天空中处于飞行状(zhuàng)态的无人机所拍摄(shè)的画(huà)面实时(shí)稳定的发射给地面无线图(tú)传遥控接(jiē)收(shōu)设备。

整个图传(chuán)工作过程大致如下(以数字图传为例):无(wú)人机上挂载的视(shì)频拍(pāi)摄装(zhuāng)置将采集的视频信号传输到安装在无人机(jī)上(shàng)的图传信号发送器,然后(hòu)由图传(chuán)信号发送器的2.4GHz无线信号(市面上(shàng)单卖的(de)无人机图传套件(jiàn)有1.2GHz2.4GHz5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带宽各(gè)有不同)传送到地面的接收系统(tǒng),由接(jiē)收系(xì)统(tǒng)再通过HDMI传(chuán)输到显示设备上(shàng)(显示(shì)器(qì)或平板电视(shì)),或者是(shì)通过(guò)USB传输(shū)到手机与平板(bǎn)电(diàn)脑上(shàng)。由此,操(cāo)控者(zhě)就能实时地监控到无(wú)人(rén)机航(háng)拍(pāi)的图像。

无人机飞行范围有限,过(guò)大(dà)会(huì)遥控信号变差,同时实时高清图传也是个问题。图像传输距离的远近(jìn),图像传输(shū)质量的好坏,图像传输的稳定性等是衡量无(wú)人机图传性能(néng)的关键因素。同时图像传输系(xì)统的性能是区(qū)分无人机(jī)档次的一个关键因素。

现(xiàn)有的(de)图传主要有模拟和数字两种(zhǒng),而(ér)其(qí)组成部分主要由(yóu)发射(shè)端、接收端和显示(shì)端三部分。

(1) 模(mó)拟图传

早期的图传设备(bèi)都采用的是模拟(nǐ)制式,它的特点是只要图传发(fā)射(shè)端(duān)和接收端工作在(zài)一(yī)个频(pín)段上,就可以收到画面。

优点:

1)价格低(dī)廉,市面(miàn)上(shàng)的模拟图传发射和接(jiē)受套装通常在1000元以内

2)可以多个接收同时接收视频信号,模拟图传的发射端(duān)相当(dāng)于广播,只要接收端的频(pín)率和发射端一(yī)致,就可(kě)以接收到视(shì)频(pín)信号,方便多人观(guān)看;选择较多、搭配不同的天线可实现(xiàn)不同的接收效果;

3)工作距离较(jiào)远,以常用的600mw图传发射为例(lì),开(kāi)阔地工(gōng)作距离在2km以上;

4)配合无信号时显示雪花的(de)显(xiǎn)示屏,在信(xìn)号微(wēi)弱(ruò)时,也能勉强判断飞机姿态;

5)一体化的视频(pín)接受(shòu)及DVR(录像)FPV专用(yòng)视频(pín)眼镜技术成熟,产品选择(zé)多(duō);

6)视频信号(hào)基(jī)本没有延迟(chí),对(duì)于低空(kōng)高速飞行必备。

缺点:

1)  发射、接受和天线的产(chǎn)品质(zhì)量良莠不齐,新手(shǒu)玩家选择困难;

2)  易受到同频干扰(rǎo),两个发射端的频率若接近时,很(hěn)有可能(néng)导(dǎo)致本机的(de)视(shì)频信号被别人的图传信(xìn)号插入,导致(zhì)飞(fēi)机(jī)丢失;

3)  接线、安装,调试需要一定经验,对(duì)于新手而言增加学(xué)习成本;

4)  飞行时安(ān)装连接天线、接收端电池(chí)、显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(wú)法实时回看(kàn)视(shì)频(pín),而(ér)有DVR功能的接收端回看视频也较为不便;

6)  模(mó)拟图传发射端通常安装(zhuāng)在(zài)机(jī)身外,影响一体机的(de)美观;

7)  玩家(jiā)个人安装的图传天线(xiàn)若安装不当,可能在有的飞行(háng)姿态(tài)下会被机(jī)身遮挡,导致(zhì)此时接(jiē)受(shòu)信号欠佳,影响(xiǎng)飞行安全;

8)  视频带宽小,画质较差,通常分辨率在640*480,影响拍摄时的感观。

适应(yīng)人群:有一定基础,对穿越飞行等项目热衷的(de)进阶玩家

(2) 数字图传

现在厂(chǎng)商(shāng)所开发的无人机套机(jī)通常都搭载了专(zhuān)用的数字图传,它的视频传输(shū)方式(shì)是通过2.4g5.8g的(de)数字信号进行。

优点:

1) 使用方便,通常只需(xū)在遥控器(qì)上安装手机/平板电脑作为显示器即可;

2) 中高(gāo)端产品的图像(xiàng)传输质量较高,分辨率可达720p甚(shèn)至(zhì)1080p;

3) 中高端产品(pǐn)的传输(shū)距(jù)离亦可达(dá)2km,与普通模拟图传相媲美;

4) 实时回看拍摄的照片和视频方便;

5) 集成(chéng)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(pǐn)的价格昂(áng)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(tǐ)验和远距离飞行安全;

3) 普(pǔ)通(tōng)手机和平板电脑在没有配备遮光罩的情况下(xià),在室外环境下(xià)飞(fēi)行时,较低(dī)的屏幕亮度使得飞手(shǒu)难以(yǐ)看清画面;

4) 限于(yú)厂商实力和(hé)研发(fā)成本,不同的数字图传对手机(jī)/平板(bǎn)作为显示器的(de)兼容性(xìng)没有充分验证,某些型号(hào)可能适配较差。

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