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无人(rén)机关键部位解读

 

一、飞(fēi)行(háng)控制系统(tǒng)

无(wú)人机飞行控制系统是指能够稳(wěn)定(dìng)无人机飞行(háng)姿态,并能控制(zhì)无(wú)人机自主或(huò)半自主飞行(háng)的(de)控制系统,是(shì)无人机的大脑,也是区别于航模的(de)最主要(yào)标志,简称(chēng)飞控。

飞(fēi)控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪(yí),对(duì)四轴飞行状态(tài)进行快(kuài)速调整(都是瞬间的事,不(bú)要妄想用(yòng)人(rén)肉完成(chéng))。如发现右边力量大,向(xiàng)左倾斜(xié),那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小(xiǎo),自然就不再向(xiàng)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、零件之间的不(bú)一致等原因形成(chéng)飞行力量不平衡(héng),后(hòu)果就是左右(yòu)、上下地(dì)胡乱翻滚,根本无法飞行。

工作过(guò)程大致如下:飞控系统实时采(cǎi)集各(gè)传感器(qì)测量的(de)飞行(háng)状(zhuàng)态数据、接收无线电测(cè)控终端传(chuán)输的由地面测(cè)控站上行信道送来的控(kòng)制命令及数据,经计算处理,输(shū)出控制指令给(gěi)执行机构,实(shí)现(xiàn)对无人机(jī)中各种飞行模态(tài)的控制和对任务设(shè)备的管(guǎn)理与控制;同时将无人机(jī)的状态数(shù)据(jù)及发动机、机载(zǎi)电源系统、任务设(shè)备的工作状态参数实时传送给机载无(wú)线电(diàn)数据终端,经无线电下行(háng)信道发送回地(dì)面测(cè)控站(zhàn)。飞控(kòng)系(xì)统的硬件(jiàn)主要包括:主控制模块、信号调理及(jí)接口模(mó)块(kuài)、数(shù)据采集模块以及舵机驱(qū)动模(mó)块(kuài)等。

二、增稳(wěn)云台

功能:稳定平(píng)台,对于任务设(shè)备来说太重要(yào)了,是用(yòng)来给(gěi)相(xiàng)机(jī)增稳(wěn)的部分,几千米的(de)高度上误差个几分几秒就能差出去几十米(mǐ)。它主要通过传(chuán)感器感知机身的动(dòng)作,通过电机驱(qū)动让相机保持原来(lái)的(de)位置,抵消机身(shēn)晃动或(huò)者震动的影响。云(yún)台主(zhǔ)要考察几个性能(néng):增(zēng)稳精(jīng)度、兼容(róng)性(一款云台能(néng)适配几(jǐ)款相机和镜头)和(hé)转动范围(wéi)(分为俯(fǔ)仰、横(héng)滚和(hé)旋转三个轴),如果遇(yù)到变焦相机,就更加(jiā)考验云台(tái)的增稳精度了,因为经过长距离的变焦,一点(diǎn)点轻微(wēi)的(de)震动都会(huì)让画面抖动得很厉害。

现时(shí)的航拍(pāi)云台(tái)主要由无刷电(diàn)机驱动,在水平、横滚、俯仰三(sān)个轴向对(duì)相机进行增稳,可搭载(zǎi)的摄影器(qì)材从小(xiǎo)摄像头到GoPro,再到微(wēi)单/无反相机,甚至全画幅单(dān)反以及专业(yè)级电影机都可以。摄影器材越大,云台就越大,相应的机(jī)架也就越大。

分(fèn)类:目前市面上常见的有三轴(zhóu)增稳云(yún)台和两轴增稳云台。

三轴稳定航拍云(yún)台是(shì)现(xiàn)在主流(liú)航拍(pāi)无人机所(suǒ)采用的航拍防抖云台,如:昆(kūn)明劲鹰无人机(jī),优点是对航拍(pāi)时的画面有全方位的稳定,保证画面清晰稳定;而缺点(diǎn)是工程造(zào)价(jià)较贵,由于电机控制(zhì),所以相(xiàng)对会耗电,降低航拍的(de)续航时间。

两轴(zhóu)稳定航拍云台其实是三轴稳定航拍云台的缩减(jiǎn)版,在市场上一(yī)些定位在低端(duān)产品的无人机所大量采(cǎi)用,原因是两轴稳定(dìng)器(qì)能够降低(dī)成本,省(shěng)去了(le)垂直方向上的稳定补(bǔ)偿,对(duì)耗(hào)电也会有所帮助。大多航拍用的无人机都(dōu)是轴对(duì)称的(de)结构,而轴对称结构在垂直方向上(shàng)的晃动都不(bú)是太厉害。

无(wú)人机航拍云台(tái)上的耗电是影响无(wú)人机飞行的一大因素,在稳定云台的电(diàn)机(jī)耗电上,有网友(yǒu)实际测(cè)试,在其(qí)他(tā)因素(sù)相同的情况下(xià),在不安装航拍云台下,飞行时间能够长达26分钟,而安装航(háng)拍云台后,飞行时间下(xià)降至18分钟,安(ān)装了云台后下降了(le)30%的续(xù)航时间(jiān)。

三、图像传输系统

无人(rén)机图像(xiàng)传输(shū)系统(tǒng)就是将天空(kōng)中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实(shí)时稳定的发射给地(dì)面无线图(tú)传(chuán)遥控(kòng)接(jiē)收设备。

整个图传工作过程大致如下(xià)(以(yǐ)数字图传(chuán)为例):无人(rén)机上挂载的视频拍摄装置将采集(jí)的视频(pín)信号传输到(dào)安装在无(wú)人机上(shàng)的(de)图传信号发送器,然后由(yóu)图传信号发送器的2.4GHz无线(xiàn)信号(hào)(市面(miàn)上(shàng)单卖的无人机图(tú)传套件有(yǒu)1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可(kě)选,抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的(de)接收系统,由接收系统再通过HDMI传输(shū)到显示(shì)设备上(显示器或平板电视),或者是通(tōng)过USB传输(shū)到手机与平板电脑(nǎo)上。由此,操控者就能实时地(dì)监控(kòng)到无人机航拍的图像。

无(wú)人机飞行(háng)范围(wéi)有限,过大(dà)会(huì)遥控信号变差,同时实时高清(qīng)图传(chuán)也(yě)是个(gè)问(wèn)题。图像传(chuán)输距离的远近(jìn),图像传输质量的好坏,图(tú)像传输的稳定性等是衡量无人机图传性(xìng)能的(de)关键因素。同时图像传(chuán)输系统的性能是区分(fèn)无人机档次的一个关键因素。

现有(yǒu)的图传主要有(yǒu)模拟和数字(zì)两种,而(ér)其组(zǔ)成部分主要由发射端、接收(shōu)端和显示端三部分。

(1) 模拟图传

早期的图传(chuán)设备都(dōu)采用的(de)是模(mó)拟制式,它的特点是只要图传发射端和接(jiē)收端工作在一个频(pín)段上,就可以收到画面。

优点:

1)价格(gé)低廉(lián),市面上(shàng)的模拟图传发射和(hé)接(jiē)受套装通常在1000元以内(nèi)

2)可以多个接收同时接收(shōu)视频(pín)信号,模拟图传的发(fā)射端(duān)相当(dāng)于广播,只要接(jiē)收端的频率和发射端一致,就(jiù)可以接收到视(shì)频信号,方便多人观看;选择(zé)较多、搭配不同的天线可实现不同的(de)接收效果;

3)工作距离较(jiào)远,以常用的600mw图传发射为例,开阔(kuò)地工作距离在2km以上;

4)配合无(wú)信号时(shí)显示雪(xuě)花的显示(shì)屏,在(zài)信(xìn)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DVR(录像)和FPV专用视频眼镜(jìng)技术成熟,产品选择多;

6)视频信(xìn)号基本(běn)没有延迟,对于低空高速飞行(háng)必备。

缺点(diǎn):

1)发射、接受和天线的产品质量良(liáng)莠不齐,新(xīn)手(shǒu)玩家选择困(kùn)难(nán);

2)易受到同频干扰(rǎo),两个发射端的频率若接近时,很有(yǒu)可能导致本机的(de)视频信号被别人的(de)图传信号插入,导(dǎo)致飞机丢失;

3)接线、安装(zhuāng),调试需要一定经验,对于(yú)新(xīn)手而言增加学习成本;

4)飞行时(shí)安装连接天(tiān)线、接收端(duān)电池、显示器支架等过程(chéng)繁琐;

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

6)模拟图传(chuán)发射端通常(cháng)安装在机(jī)身(shēn)外,影响一体机的(de)美观;

7)玩(wán)家个人安装(zhuāng)的图传(chuán)天线若安装不(bú)当,可能(néng)在(zài)有的飞行姿态下会被机身遮挡,导(dǎo)致此(cǐ)时接受信(xìn)号欠佳,影(yǐng)响飞行安全;

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

适应人群:有一定基础,对穿越飞行等(děng)项(xiàng)目热衷的进阶(jiē)玩家

(2) 数字图传

现在厂商所开(kāi)发的无人机套机通常都搭载了专用(yòng)的数字图传,它的视频传(chuán)输方式是通过(guò)2.4g或5.8g的数字信号进(jìn)行。

优点:

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

2)中高(gāo)端(duān)产(chǎn)品的图像(xiàng)传输质量较高(gāo),分辨率可达720p甚至1080p;

3)中(zhōng)高端产品的传输距(jù)离(lí)亦可达2km,与普通模拟图传相媲美;

4)实时回看拍摄(shè)的照片和视频方便(biàn);

5) 集成在机身(shēn)内,可(kě)靠性较(jiào)高,一体化设计较为美观(guān)。

缺点:

1) 中高端(duān)产品的价格昂贵;

2) 低端产品的有效距离短和图像延迟问题非常严重(chóng),影响飞行体验和远距离飞行安全;

3) 普通(tōng)手机和平板电脑在没有配备遮光(guāng)罩的情况下,在(zài)室外(wài)环(huán)境下飞行时,较低的屏幕(mù)亮度使得(dé)飞手难以看清画(huà)面;

4) 限于厂商实(shí)力和研(yán)发成本,不同的数字图传对手机/平板作为显示器的(de)兼容性没(méi)有充分验证(zhèng),某些型号可能适(shì)配较差。

适(shì)应人群:新手玩家,中高(gāo)端数(shù)字图传亦可(kě)适应高端(duān)玩家(jiā)要求,但对于穿越飞行(háng)而言目前的数字图传延(yán)迟仍然较要实现航拍功能时需(xū)外接显示器或使用手机/平板电脑作为(wéi)显示器。

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