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无人(rén)机关键部位解读

 

一、飞行控制系统

无(wú)人机(jī)飞行控制系统(tǒng)是指能够稳定(dìng)无人机飞行姿(zī)态(tài),并能控制(zhì)无人机自主或半自主飞行的(de)控制系统,是无人机(jī)的大脑,也是区(qū)别于航模的最主要标志,简称(chēng)飞控。

飞控的作(zuò)用就是(shì)通过飞控板上(shàng)的陀螺仪,对四轴飞行状(zhuàng)态(tài)进行快速调整(zhěng)(都是瞬间(jiān)的事,不要妄想(xiǎng)用人肉完成)。如发现右边力量大,向左倾斜,那(nà)么就减弱右边电流输出,电机(jī)变(biàn)慢、升力变小,自然就不再向(xiàng)左倾斜。如果没(méi)有飞(fēi)控系(xì)统,四轴飞(fēi)行器就会因为(wéi)安装、外界干扰、零件之间的不(bú)一致等(děng)原因形成(chéng)飞行力量不平衡,后果就是左右(yòu)、上(shàng)下地胡乱翻滚,根本(běn)无(wú)法(fǎ)飞(fēi)行(háng)。

工作过程大(dà)致如下(xià):飞控系统实时采集(jí)各传(chuán)感器(qì)测量的(de)飞行状态(tài)数(shù)据、接收(shōu)无线电测控终端传输(shū)的由地面测(cè)控站上行(háng)信道送(sòng)来(lái)的控(kòng)制命令及数据,经(jīng)计算处理,输出控制(zhì)指令给执(zhí)行机构,实现对无(wú)人机中各种飞行模(mó)态的控制和对(duì)任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数(shù)据及发动机、机载电(diàn)源(yuán)系统、任务设备的(de)工作状态参数实时传(chuán)送给机载无线电数据终(zhōng)端,经(jīng)无线电下行信道发送回地面(miàn)测控站。飞控系统的(de)硬件(jiàn)主要包括:主控制模块、信号(hào)调理及(jí)接口模块、数据采集模块(kuài)以及舵(duò)机驱动模块等。

二、增稳(wěn)云台(tái)

功能:稳定(dìng)平台,对于任务设备(bèi)来说太重要(yào)了,是用(yòng)来给相机增(zēng)稳的部分,几千米(mǐ)的高度(dù)上误差个几分几秒就(jiù)能差(chà)出去几十米。它(tā)主要通过传感器(qì)感(gǎn)知机身的动作(zuò),通过电机驱动让相(xiàng)机保持原来的位置,抵消机身晃动(dòng)或者震动的影(yǐng)响(xiǎng)。云台(tái)主要考察几个性(xìng)能:增稳精度、兼容(róng)性(一款云台能适(shì)配几款相机和镜头)和转动范围(分(fèn)为俯仰(yǎng)、横滚和旋转(zhuǎn)三个轴),如果遇到变(biàn)焦相机,就更(gèng)加考验(yàn)云台的增稳精度了,因为经过长距离(lí)的变(biàn)焦,一点(diǎn)点轻微的震(zhèn)动都会(huì)让(ràng)画(huà)面抖动得很厉害。

现时的航拍(pāi)云台(tái)主要(yào)由无刷电(diàn)机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴(zhóu)向对相机进行增稳(wěn),可搭载的(de)摄影器材(cái)从小摄像头(tóu)到GoPro,再到(dào)微单/无反相(xiàng)机(jī),甚至全画幅(fú)单反以及专业级(jí)电(diàn)影机都可以。摄影器材越大,云(yún)台就越大,相应的机架(jià)也就越(yuè)大(dà)。

分类:目前市面上常见的有三轴增稳云台和两轴增稳云台。

三轴稳定航拍(pāi)云台是现在主流航拍无(wú)人机所采用的航拍防抖云台,如:昆明劲鹰无(wú)人机,优点是对航(háng)拍时(shí)的画(huà)面有全方位(wèi)的稳(wěn)定,保证画面清晰稳定;而缺点是工(gōng)程(chéng)造价较贵(guì),由于电机控(kòng)制(zhì),所以相对会耗(hào)电,降低航拍的(de)续(xù)航时(shí)间(jiān)。

两轴稳定航(háng)拍云台(tái)其实(shí)是三轴稳定航拍云台的缩减(jiǎn)版,在市场(chǎng)上一些定位在低端(duān)产品的无人(rén)机(jī)所大量采用,原因是两轴稳定器(qì)能够降低成本,省去了垂直方(fāng)向(xiàng)上(shàng)的稳定补偿,对耗电也(yě)会有所帮助。大多航拍用(yòng)的(de)无人机都是轴(zhóu)对称的结构(gòu),而轴对称结构在(zài)垂直方向上的晃动都不是太厉害。

无人机航(háng)拍(pāi)云台(tái)上的耗电是(shì)影(yǐng)响无人机飞(fēi)行的一(yī)大因素(sù),在稳(wěn)定云(yún)台(tái)的电机耗电上,有网友实际测试,在(zài)其他因(yīn)素相同(tóng)的(de)情(qíng)况下,在不安装航(háng)拍云台(tái)下,飞(fēi)行时间能够长达26分钟,而安装航拍云台后,飞(fēi)行时间下降至18分钟,安装了云台后下降了30%的续航时间(jiān)。

三、图像传输(shū)系统

无人机图(tú)像(xiàng)传(chuán)输系统就(jiù)是将天空中处于飞行状态(tài)的无人(rén)机所拍摄(shè)的画面实时稳定的发(fā)射给地面无(wú)线图传遥(yáo)控接收设备。

整个图传(chuán)工(gōng)作过程大致如下(以(yǐ)数字图传为例):无人机上挂载的视频拍摄装置将采集的视(shì)频信(xìn)号传输(shū)到安装(zhuāng)在无人(rén)机上的(de)图传信(xìn)号发送器(qì),然后由图传信(xìn)号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖(mài)的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带(dài)宽各(gè)有不同)传送到地面(miàn)的接收系统,由接收系统再(zài)通过HDMI传输到显示设备上(显示(shì)器或平板电视),或(huò)者(zhě)是通过USB传输到手机(jī)与平板(bǎn)电脑上。由(yóu)此,操控者就能实时地监控到无人机航拍的(de)图像。

无(wú)人机(jī)飞(fēi)行(háng)范(fàn)围有限,过大会遥控信号变差,同时(shí)实时高清图传也是(shì)个问题(tí)。图像传输(shū)距离(lí)的远近,图像传输质(zhì)量的好坏,图像传输的稳定(dìng)性等是衡量(liàng)无人(rén)机图传(chuán)性能的(de)关键因素。同时图像(xiàng)传输系统(tǒng)的(de)性能(néng)是(shì)区(qū)分无人机档次的(de)一个(gè)关(guān)键因素(sù)。

现有(yǒu)的图传主要有模(mó)拟和(hé)数字两种(zhǒng),而(ér)其组成部(bù)分主要由(yóu)发射(shè)端、接(jiē)收端和显示端三部(bù)分。

(1) 模拟图传(chuán)

早期(qī)的图传设备都采用的是模拟制式,它的特点是只要(yào)图(tú)传发射(shè)端(duān)和接收端工作在一个频段上,就可以收到画面(miàn)。

优(yōu)点:

1)价(jià)格低廉,市面上的(de)模拟图传发射和接(jiē)受(shòu)套(tào)装通常(cháng)在1000元(yuán)以内

2)可以多个接(jiē)收(shōu)同时接收视频信(xìn)号,模拟图传的发射端相当于广播,只要接收(shōu)端(duān)的频(pín)率和发射(shè)端一致(zhì),就(jiù)可以接收(shōu)到视频信(xìn)号,方便多人观看;选择较(jiào)多、搭配不同的天线可实现不同的接收(shōu)效(xiào)果(guǒ);

3)工作距离较(jiào)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(wú)信号时显示雪花(huā)的显示屏(píng),在信号微弱(ruò)时,也能勉强判断飞机姿态;

5)一体化的视频接受及(jí)DVR(录像)和FPV专用视频眼镜技术成熟(shú),产品选择多;

6)视频信号基本没有延(yán)迟,对于低空(kōng)高(gāo)速(sù)飞行必备(bèi)。

缺点:

1)发射、接受(shòu)和天线的产品(pǐn)质量良莠不齐,新手玩(wán)家选择困难;

2)易受到同频(pín)干扰(rǎo),两个发射端的频率若(ruò)接近时,很有可能导致本机的(de)视频信(xìn)号被别(bié)人(rén)的图传信(xìn)号插入,导致飞机丢失;

3)接线、安装,调试需要一(yī)定经(jīng)验,对于(yú)新手而言增(zēng)加学(xué)习成本;

4)飞行时安(ān)装连接(jiē)天线、接收端(duān)电池(chí)、显示器(qì)支架等过程繁琐;

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

6)模(mó)拟图传发射端通常安(ān)装(zhuāng)在机(jī)身外,影响一体机的美(měi)观(guān);

7)玩家个人安装的(de)图传天线若安装不当,可(kě)能(néng)在(zài)有的飞(fēi)行姿态(tài)下会被(bèi)机身遮(zhē)挡,导致此时接受信号欠佳,影响飞(fēi)行安(ān)全(quán);

8)视频带(dài)宽小,画质(zhì)较差(chà),通常分辨率在(zài)640*480,影响拍摄时的(de)感观。

适(shì)应人群:有一定(dìng)基础(chǔ),对穿越飞行等项(xiàng)目热衷的(de)进阶玩家

(2) 数字图传

现在厂商所(suǒ)开发(fā)的无人机套机(jī)通常都搭载了专用的(de)数字图传(chuán),它的视频传输方式是通过2.4g或(huò)5.8g的(de)数字信号进行。

优点:

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

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

3)中高(gāo)端产品的(de)传(chuán)输(shū)距离(lí)亦可达2km,与普通模拟图传相媲美;

4)实时回看拍摄的照片(piàn)和视频方便;

5) 集成在机身内,可靠性较高,一体化(huà)设(shè)计(jì)较为美观(guān)。

缺点:

1) 中高端产品的价(jià)格昂贵;

2) 低端产(chǎn)品(pǐn)的有(yǒu)效距(jù)离短和图像延迟(chí)问题非(fēi)常严重,影响飞行体(tǐ)验和远距离飞行安全;

3) 普(pǔ)通手(shǒu)机和平板电脑在没有配备(bèi)遮光罩的(de)情况(kuàng)下,在室外环境下飞行时,较低的屏幕(mù)亮度使得飞手(shǒu)难以看清画面;

4) 限于厂商实力和研(yán)发成本,不同的数字图传对手机/平板(bǎn)作为显示器的兼容性没有充分验(yàn)证,某些型号可能适配(pèi)较差。

适(shì)应人群:新手玩(wán)家,中高端(duān)数(shù)字图(tú)传亦可适应高端玩家要(yào)求,但(dàn)对于穿(chuān)越飞(fēi)行而(ér)言目前的数字(zì)图(tú)传延(yán)迟仍然(rán)较(jiào)要实(shí)现航拍(pāi)功(gōng)能时(shí)需外接显(xiǎn)示器或(huò)使用(yòng)手机/平板电脑(nǎo)作为显示器。

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