一(yī)、飞行控制系(xì)统
无人机(jī)飞行控制系(xì)统是指能够稳定(dìng)无人机(jī)飞行姿态,并能(néng)控制无人机自主或(huò)半自主飞行的控制(zhì)系统,是无(wú)人(rén)机的大脑,也是区别于(yú)航模的最主要标志,简称(chēng)飞(fēi)控(kòng)。
飞(fēi)控的(de)作用就是通(tōng)过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状(zhuàng)态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人肉完(wán)成)。如发现右(yòu)边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然(rán)就不再向(xiàng)左倾斜。如果没有飞控系统(tǒng),四(sì)轴飞行器(qì)就会因(yīn)为安装、外界干(gàn)扰、零件之间的(de)不一(yī)致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左(zuǒ)右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行(háng)。
工(gōng)作过程大致(zhì)如下:飞控系统(tǒng)实时(shí)采集各传(chuán)感器测量的飞行(háng)状态数据、接收无线电测控终端传输(shū)的由(yóu)地面测(cè)控站上行(háng)信道送来的控制(zhì)命令(lìng)及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现(xiàn)对无人机(jī)中(zhōng)各(gè)种飞行模(mó)态的控制和对(duì)任(rèn)务设备的管理(lǐ)与控(kòng)制;同时将(jiāng)无人机的状态数据及发动(dòng)机(jī)、机载电源系统、任(rèn)务设备的工作状态参数实时传送(sòng)给(gěi)机载无线电数据终端,经无线电(diàn)下行信道发送回地面测控站。飞控系统的硬件主要包括(kuò):主控制(zhì)模块、信(xìn)号调理及接口模块、数据采集模块以及(jí)舵机驱动(dòng)模块(kuài)等(děng)。
二、增稳云台
功能:
稳定平台,对于任务设备(bèi)来说太重(chóng)要了,是(shì)用来给相机增稳的部分,几(jǐ)千米的(de)高(gāo)度上误(wù)差个几分几秒(miǎo)就能(néng)差出去几十米。它主要通过(guò)传感(gǎn)器感知(zhī)机(jī)身的(de)动(dòng)作(zuò),通(tōng)过(guò)电机驱动让(ràng)相机保(bǎo)持原来(lái)的位置,抵消机身晃动或者震动的(de)影响。云台主要考察几(jǐ)个(gè)性(xìng)能:增稳精度(dù)、兼容性(xìng)(一(yī)款云台能适配几款相机和镜头)和转动范围(分(fèn)为俯仰(yǎng)、横(héng)滚和(hé)旋转三个(gè)轴),如果(guǒ)遇到变(biàn)焦相机,就更加考验(yàn)云台的增稳精(jīng)度了,因为经过长(zhǎng)距离的变焦,一点点轻微的震动(dòng)都会让画面抖(dǒu)动得很厉害。
现(xiàn)时的航拍云(yún)台(tái)主要由(yóu)无刷电机驱动(dòng),在水平、横滚、俯仰三个轴向对相(xiàng)机(jī)进行增稳,可搭载的摄(shè)影器材从小摄像头到GoPro,再到微(wēi)单/无反(fǎn)相机,甚至全画(huà)幅单反以及专(zhuān)业(yè)级电影机都可(kě)以。摄影器材越大,云台就(jiù)越大,相(xiàng)应的机架也就越大。
分类:
目(mù)前市面上常见的有三轴增稳云(yún)台(tái)和两轴增稳云台(tái)。
三轴稳定航拍云台是现在主流(liú)航拍无(wú)人机所采用的航拍防抖云台,如:劲鹰650型专业(yè)航拍器(qì)使(shǐ)用了3轴航拍稳定器的,优点是对(duì)航拍时的画面有全方位的稳(wěn)定(dìng),保(bǎo)证画面清晰稳定;而缺点是工程造价(jià)较贵(guì),由于电机(jī)控制,所(suǒ)以(yǐ)相对会(huì)耗电,降低航拍的(de)续航时间(jiān)。
两轴稳定航拍云台(tái)其实是三轴稳定(dìng)航拍云台(tái)的缩(suō)减版(bǎn),在市(shì)场上(shàng)一(yī)些定位在低端产品的无人机所大量采用,原因(yīn)是两轴(zhóu)稳(wěn)定器(qì)能够降(jiàng)低成本,省(shěng)去了垂直方向上的稳定补偿(cháng),对耗电也会有所帮助(zhù)。
无人机(jī)航拍云台上的耗电是影响无人(rén)机飞行的一大因素,在稳定(dìng)云台(tái)的电机耗电上,有网友实际测试,在其他因素相同的情(qíng)况下,在(zài)不安装航(háng)拍云台下,飞(fēi)行时间能够(gòu)长达26分(fèn)钟,而安(ān)装航拍云台后(hòu),飞行时间下降至18分钟,安装了云台后下(xià)降(jiàng)了30%的续航时(shí)间(jiān)。
三、图(tú)像传输(shū)系统
无人(rén)机图像传输系统就是将天空中处于飞(fēi)行状态的无人机(jī)所拍摄的画面实时稳定的发射给地面(miàn)无线图传遥控接收设备。
整个图传工作过(guò)程大致如下(以数字图传为例):无人机上挂载的视频拍摄(shè)装置将采集的视频信号(hào)传输到安装在无人(rén)机上的图传(chuán)信号发(fā)送器,然(rán)后由图传信号发送器的(de)2.4GHz无线信号(市(shì)面上单卖的无(wú)人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段(duàn)可选(xuǎn),抗干扰能力、带宽各有(yǒu)不同)传送(sòng)到地面的接收系统,由接收系统再通(tōng)过(guò)HDMI传输(shū)到显示设备上(shàng)(显示器或平(píng)板电(diàn)视),或者是通过USB传(chuán)输到手机与平板电脑上。由此(cǐ),操(cāo)控(kòng)者(zhě)就能实时地监控到无人机航拍的图像。
无(wú)人机飞行范围有(yǒu)限(xiàn),过大(dà)会遥控信号变差,同时实时(shí)高(gāo)清(qīng)图传(chuán)也是个问题。图像传输距离的远(yuǎn)近,图像传输质量的好坏,图像传输的稳定性(xìng)等是(shì)衡量无人机图传性能的(de)关键因素。同时图像(xiàng)传输系统的性能是区(qū)分无人机档次的一个关键因素。
现有的图传主(zhǔ)要有模(mó)拟(nǐ)和数字(zì)两(liǎng)种,而其组成(chéng)部分主(zhǔ)要由发射端(duān)、接收(shōu)端和显(xiǎn)示端三部分。
(1) 模(mó)拟图传
早期的图传设备都(dōu)采用的是模(mó)拟(nǐ)制式(shì),它的(de)特点是只要图传发射端和接收端工(gōng)作(zuò)在一(yī)个频段上,就可以收到(dào)画面(miàn)。
优(yōu)点:
1)价格低廉,市面上的模拟图传发(fā)射和接受套装通常在1000元以内
2)可以(yǐ)多个接收同时接收视频信号,模拟图传(chuán)的发射端相当于(yú)广播,只要接收端的频率和发射端一(yī)致,就可(kě)以(yǐ)接收到视频信号,方便多(duō)人观看;选择较多、搭(dā)配(pèi)不(bú)同的天线可(kě)实现不同的(de)接(jiē)收(shōu)效果;
3)工作距离较远,以常用的(de)600mw图传发射为例,开阔(kuò)地工作距离在(zài)2km以上;
4)配合无信号时显示雪花的(de)显示屏,在信号微弱时,也能勉强判断飞机姿态;
5)一(yī)体化的视频接受及(jí)DVR(录像)和FPV专用视频眼镜技术成(chéng)熟,产品选择(zé)多;
6)视(shì)频信号基本没(méi)有延迟,对于低空高速(sù)飞行必备。
缺点(diǎn):
1) 发射、接受和天线的产品(pǐn)质量良莠(yǒu)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,很有可能导致本机的(de)视频信号被别人的图传信号插入,导致飞机丢失;
3) 接线、安装,调试需要一定经(jīng)验,对于新手而言(yán)增加学习(xí)成本;
4) 飞行时安装连接天线、接收端电池、显(xiǎn)示器支架(jià)等过程繁琐;
5) 没有DVR(视频录制)功(gōng)能的(de)接收端无法实时回看视频,而(ér)有DVR功能的(de)接收(shōu)端回看视频也较为不便;
6) 模拟图传发射端通常(cháng)安装在机身(shēn)外,影响一体机的(de)美观;
7) 玩家个人安装的图传(chuán)天线若安装不当,可能在(zài)有的(de)飞行姿态下会被机身(shēn)遮挡,导致此时接受信号(hào)欠佳,影响飞(fēi)行(háng)安全;
8) 视(shì)频带宽小,画质较差(chà),通(tōng)常分辨率在640*480,影响拍摄(shè)时的感观。
适应人群:有一定(dìng)基础,对穿(chuān)越飞行等项目热(rè)衷(zhōng)的(de)进阶玩家(jiā)
(2) 数字图传
现在厂(chǎng)商所开(kāi)发的无人机(jī)套机通常(cháng)都搭载了专用的数字图传,它(tā)的视频传输方式(shì)是通过2.4g或(huò)5.8g的数字(zì)信号(hào)进行。
优点:
1) 使用方便,通常只需在(zài)遥控(kòng)器上(shàng)安(ān)装手机/平板电脑作为(wéi)显示器即可;
2) 中高端产品的图像传输(shū)质量较高,分辨率可达720p甚至1080p;
3) 中高端产品的(de)传输距离亦可达2km,与普通模拟图传(chuán)相媲美;
4) 实时回看拍摄的照片和视频方便;
5) 集(jí)成在机(jī)身内,可靠性较高,一(yī)体(tǐ)化设计较为美观。
缺点(diǎn):
1) 中高(gāo)端产(chǎn)品的价格昂贵;
2) 低端产品的有效距离短(duǎn)和图像(xiàng)延迟问题非常严重,影响飞(fēi)行体验和远距离飞行(háng)安全;
3) 普通手机和(hé)平板电脑在(zài)没(méi)有配备遮(zhē)光(guāng)罩的情况下,在室(shì)外环境(jìng)下飞行时,较低的屏幕亮度(dù)使(shǐ)得飞手难以(yǐ)看清画面;
4) 限于(yú)厂商实力和研(yán)发成本,不同的(de)数(shù)字图传对手机/平板(bǎn)作为显示器(qì)的兼容性(xìng)没有充(chōng)分验证,某(mǒu)些(xiē)型号可能适配较差。

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