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无人(rén)机关键部位解读(dú)

 

一、飞行控制(zhì)系统

无人机飞(fēi)行控制系(xì)统是指能够稳定无人机(jī)飞(fēi)行(háng)姿态,并(bìng)能控制无人机(jī)自主或半自主飞行的控制系统,是无人机(jī)的大脑,也是(shì)区别于(yú)航模的最主要(yào)标志,简称飞控。

飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺(luó)仪,对四轴飞行状态进行快速调整(都(dōu)是瞬间的事,不要(yào)妄想用人肉(ròu)完成)。如发现右边力量大(dà),向左(zuǒ)倾斜,那么就减弱右边(biān)电流输出,电机变慢、升力(lì)变小,自(zì)然就不再向左倾斜(xié)。如果没有(yǒu)飞控系统,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零(líng)件之间的不一致等原因形成飞(fēi)行力(lì)量不平衡,后果就(jiù)是左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行。

工(gōng)作过程大致如(rú)下(xià):飞控系统实时采集各传感器(qì)测量的飞行状态(tài)数据(jù)、接收无(wú)线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的(de)控制命(mìng)令(lìng)及数据,经计(jì)算处理,输(shū)出控(kòng)制指令给执行机构(gòu),实现对无人机中各种飞行模态的(de)控制和对任务设备的管(guǎn)理与控制;同时将无人机的状(zhuàng)态数据(jù)及发(fā)动机、机载电源系统、任务设备的工作(zuò)状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线(xiàn)电下行(háng)信道发送回地面测控站。飞控(kòng)系(xì)统(tǒng)的硬(yìng)件主要包括:主控制模块(kuài)、信(xìn)号调理及接口模块、数据(jù)采集模块以及舵机(jī)驱动(dòng)模(mó)块等(děng)。

二、增(zēng)稳云台

功能:稳定平台,对于任务设备来说(shuō)太重要了,是用来给(gěi)相机增稳的部分,几千米(mǐ)的高度上误(wù)差个几分(fèn)几秒就能差出去几十米。它主要通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动(dòng)让相机保(bǎo)持原来的位置,抵消机(jī)身晃(huǎng)动或者(zhě)震动(dòng)的影响。云台主要考察(chá)几个性能:增稳精(jīng)度、兼(jiān)容性(一款云台能适配几款(kuǎn)相(xiàng)机和镜头)和(hé)转动(dòng)范围(wéi)(分为俯仰、横滚和(hé)旋转三个(gè)轴(zhóu)),如果遇到变焦相机,就更加考验云台的增稳精度了,因为经过(guò)长距离的变焦,一点点轻微的震动都会让(ràng)画(huà)面抖动得(dé)很厉害(hài)。

现时的航拍云台主要由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可(kě)搭载(zǎi)的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机(jī),甚至全画幅(fú)单(dān)反以及专(zhuān)业级(jí)电影机都可以。摄影器材越大,云(yún)台就越大,相应的机架也就(jiù)越大。

分类:目前市(shì)面(miàn)上常见的有三轴(zhóu)增稳(wěn)云台和两轴增稳云(yún)台。

三轴稳定(dìng)航拍(pāi)云台是现在主流航拍无(wú)人机所采用的航(háng)拍防(fáng)抖云(yún)台,如:昆明劲鹰无(wú)人机,优(yōu)点是(shì)对航拍时的画面有全方位的稳定,保证画面(miàn)清晰稳定;而缺点(diǎn)是工程造价较贵,由(yóu)于电机控制,所以(yǐ)相对会耗电,降低航拍(pāi)的续航(háng)时间。

两轴稳定航拍云台其实(shí)是三轴稳定航拍云台的缩减版,在(zài)市场上(shàng)一些(xiē)定位在低端(duān)产品的(de)无(wú)人机所大量采用,原因是两轴稳定器能(néng)够降低成本,省去了垂直方向(xiàng)上的稳定(dìng)补偿,对耗电也会(huì)有所帮助。大多航拍用的无人机(jī)都是轴对称的结构(gòu),而轴(zhóu)对称结(jié)构在垂直方向上的晃动都不是太厉害。

无人机航拍云台(tái)上的耗电是影响无人(rén)机飞行的一大因素,在稳(wěn)定云台的电机耗(hào)电上,有网友实际(jì)测(cè)试,在(zài)其(qí)他因素相同的情况下,在不(bú)安装(zhuāng)航(háng)拍(pāi)云台下,飞行时间能够长达26分钟,而安装航拍云台后,飞(fēi)行(háng)时(shí)间下降至18分钟(zhōng),安(ān)装(zhuāng)了云台后下降了30%的续(xù)航(háng)时间。

三(sān)、图像传输系统

无人(rén)机(jī)图像传输(shū)系统就(jiù)是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实时稳定的发射给(gěi)地面无线图传遥(yáo)控接(jiē)收设备。

整个(gè)图传工作过(guò)程大致如下(xià)(以数字图传为例):无人机(jī)上挂载的视频拍摄(shè)装置将采集的视频信号传输到安装在无人机上的图传信号发送器,然后由图传信号发送器的2.4GHz无(wú)线信(xìn)号(市面上(shàng)单卖的(de)无(wú)人机图(tú)传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段(duàn)可选,抗(kàng)干扰能力、带宽各有不同)传送到地面(miàn)的接收系统,由接收系统再(zài)通过HDMI传(chuán)输到显示设备上(显示器或平板(bǎn)电视),或者是通过USB传输(shū)到(dào)手机与平板电脑上。由此,操控者就能(néng)实时(shí)地监控到无人(rén)机航拍的图像。

无人机飞行(háng)范围有限,过大会遥控信号(hào)变差,同时实时高(gāo)清图传(chuán)也(yě)是(shì)个问题。图像传输(shū)距(jù)离(lí)的远近,图像传输质量的好(hǎo)坏,图像传输的稳定性等是(shì)衡量无人机图传性能(néng)的关键(jiàn)因(yīn)素。同(tóng)时图像传输系统的性(xìng)能是区分无(wú)人机档次的一(yī)个关(guān)键因素。

现(xiàn)有的图传主要有模拟和数(shù)字两种,而其组成(chéng)部分(fèn)主要由发射端、接收(shōu)端和显示端三部分。

(1) 模拟图传

早期的图传设(shè)备都采用(yòng)的是(shì)模拟制式,它的特点是只(zhī)要图(tú)传发射端(duān)和接收端工作在一个频段上(shàng),就可以收到画面。

优点:

1)价格低廉(lián),市面上的模(mó)拟(nǐ)图传发(fā)射和(hé)接受套装通常在1000元以内

2)可以多(duō)个接收同时接收视频(pín)信号,模拟图传的(de)发射端相当于(yú)广播,只要接收端(duān)的频率(lǜ)和发(fā)射端一致,就(jiù)可以接收到视频信(xìn)号,方便多人观看;选择较多、搭配不同的天线可实现不同的接收效果(guǒ);

3)工作距(jù)离较远,以常(cháng)用的600mw图传发射为例,开阔地工作距离在2km以上;

4)配(pèi)合无信(xìn)号时(shí)显示雪花的显示屏(píng),在信号微弱时,也能勉强判断飞机(jī)姿(zī)态;

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

6)视频信号基(jī)本没有延迟,对于低空高速(sù)飞行必备(bèi)。

缺点:

1)发射、接受和天线的(de)产品质(zhì)量良莠不齐(qí),新手玩家选择困难;

2)易(yì)受(shòu)到同频(pín)干扰(rǎo),两个(gè)发射端的(de)频率若接近时(shí),很(hěn)有可能导致本机的视频(pín)信号被别人的图传信号(hào)插入,导致飞机(jī)丢(diū)失;

3)接线、安装,调试(shì)需要一定经验,对于(yú)新(xīn)手(shǒu)而言增加学(xué)习成本;

4)飞(fēi)行时(shí)安装连接天线、接收端电池、显示器支架等过程繁(fán)琐(suǒ);

5)没(méi)有DVR(视频录制(zhì))功能(néng)的接收端无法实时回看视频,而有DVR功能的接(jiē)收端回看视频也较为不便;

6)模拟图传发射端通常安装在机身外,影(yǐng)响一体机的美观;

7)玩家个人安装的(de)图(tú)传(chuán)天线若安装不当,可能在有的飞(fēi)行姿态下(xià)会(huì)被机身(shēn)遮挡,导致此时接受信号欠佳,影响飞行安(ān)全(quán);

8)视频带宽小,画质较差,通常分辨率(lǜ)在(zài)640*480,影响拍摄时的(de)感观。

适应人(rén)群:有一(yī)定基(jī)础,对穿越飞行等项目热衷(zhōng)的进(jìn)阶(jiē)玩家

(2) 数字图传

现在厂商所(suǒ)开(kāi)发的无人机套机通常都搭(dā)载了专用的数字图传(chuán),它的视(shì)频传输方(fāng)式(shì)是通过2.4g或5.8g的数字信号进行。

优点(diǎn):

1)使用方便,通常只(zhī)需在遥控器上安装手机(jī)/平板(bǎn)电脑作为显示器即可;

2)中高端产品的(de)图像传(chuán)输质(zhì)量较(jiào)高,分辨率可达720p甚至1080p;

3)中(zhōng)高端产品的传输距离亦可达(dá)2km,与普通模拟图传(chuán)相媲(pì)美;

4)实时回看拍摄的照片和视频方便;

5) 集成(chéng)在机(jī)身内,可靠(kào)性较高,一体(tǐ)化设计较(jiào)为(wéi)美观(guān)。

缺点:

1) 中(zhōng)高端产品的价格昂贵;

2) 低端产品(pǐn)的(de)有效距离(lí)短和图像延迟问题非常严重,影响飞行体(tǐ)验和远(yuǎn)距离飞行(háng)安全;

3) 普通手机和平(píng)板电脑在没有配备遮光罩的情况下,在室外环境(jìng)下飞行时,较低(dī)的(de)屏(píng)幕亮度使得飞手难以看(kàn)清画面;

4) 限于厂商实力(lì)和研发成本,不同的数(shù)字图传对手机(jī)/平板作为显(xiǎn)示器的兼容(róng)性没有充(chōng)分验证,某些型号可能适配较差(chà)。

适(shì)应人群:新(xīn)手玩家(jiā),中高(gāo)端数字图传(chuán)亦可适应高端玩(wán)家要求,但(dàn)对于穿越飞行而言目前的(de)数字图传延迟仍(réng)然较要实现航拍功(gōng)能时需外接(jiē)显示器或使用手机/平板电脑(nǎo)作为显示器(qì)。

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