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无人(rén)机关键部位解读

 

一、飞行控制系(xì)统

无(wú)人机飞(fēi)行控制(zhì)系统是指能够稳定无人(rén)机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统,是无人(rén)机(jī)的大脑,也是区别(bié)于航模的最(zuì)主(zhǔ)要标志,简称(chēng)飞控。

飞控的作(zuò)用就(jiù)是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态(tài)进(jìn)行快(kuài)速调整(都是瞬间的事,不要妄想用(yòng)人(rén)肉完(wán)成)。如发(fā)现(xiàn)右边力量大,向左倾斜(xié),那(nà)么就减弱右(yòu)边电(diàn)流输出,电机变慢、升(shēng)力变小,自然就不再(zài)向左倾斜。如果没有飞控(kòng)系(xì)统,四轴飞(fēi)行器就会因为安装、外界干扰(rǎo)、零件之间的不一致等原因形成飞行力(lì)量不平衡,后果就是(shì)左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞(fēi)行。

工(gōng)作过程大致如(rú)下:飞控系统实时(shí)采(cǎi)集各传感器测(cè)量的飞行状态数据、接收(shōu)无线电测控终端传输(shū)的由地面测控(kòng)站(zhàn)上行信道送(sòng)来的控制命令及数据,经计算处理,输出(chū)控制指令(lìng)给执行(háng)机(jī)构(gòu),实(shí)现对无(wú)人机中(zhōng)各种(zhǒng)飞行(háng)模(mó)态的控制和对任务设备的管(guǎn)理与控制;同时将无人机的状态(tài)数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实(shí)时传送给(gěi)机载无(wú)线电数据终端,经(jīng)无线电下行信道发送回地(dì)面测控站。飞控(kòng)系统(tǒng)的硬件(jiàn)主要包括(kuò):主控制模块、信号调理及接口模块、数据(jù)采集模块以及(jí)舵机驱动模块等。

二、增稳云台(tái)

功能:稳定平台,对于任务设备来说(shuō)太重要了(le),是用(yòng)来给(gěi)相(xiàng)机(jī)增稳(wěn)的部(bù)分,几千米(mǐ)的(de)高度上误差个几分几(jǐ)秒(miǎo)就能差出(chū)去(qù)几十米。它主要(yào)通过传(chuán)感(gǎn)器感知机身的(de)动作,通过电机驱动(dòng)让相机(jī)保持原来的位置,抵消机身晃(huǎng)动或者震(zhèn)动(dòng)的影(yǐng)响。云台主要考察几个性能:增稳精度、兼容性(一款云台能适配(pèi)几款相机(jī)和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个(gè)轴),如果遇到变焦相(xiàng)机(jī),就更加考(kǎo)验(yàn)云台(tái)的(de)增稳精度了(le),因为经(jīng)过长距离(lí)的变(biàn)焦,一点(diǎn)点(diǎn)轻微的震(zhèn)动都会让画面抖动得很(hěn)厉害。

现时的航拍云台(tái)主要由无刷电机驱动,在(zài)水平、横滚、俯(fǔ)仰三个(gè)轴向对相机进(jìn)行增(zēng)稳,可(kě)搭(dā)载的(de)摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无(wú)反(fǎn)相机,甚至全(quán)画幅单反以及专业级电(diàn)影机(jī)都可以。摄影(yǐng)器(qì)材越大,云台就越大,相应的(de)机架也就越大。

分(fèn)类:目前市面上常(cháng)见的有三轴增稳云台和(hé)两轴增(zēng)稳云台。

三轴稳定(dìng)航(háng)拍云台是现(xiàn)在主流航(háng)拍(pāi)无人机所采用的(de)航拍防抖云台,如(rú):昆明劲(jìn)鹰无人机,优点是对航拍时的画面有全方位的稳定,保证(zhèng)画(huà)面(miàn)清(qīng)晰稳定;而(ér)缺点是工程造价较贵,由(yóu)于(yú)电机控(kòng)制,所以相(xiàng)对会耗电,降低航拍的续航时间(jiān)。

两(liǎng)轴稳定航拍云台其实是三轴稳定航拍云台(tái)的(de)缩减版,在(zài)市场上一些定位在低(dī)端产品的(de)无人机(jī)所大量采用(yòng),原因是两轴稳定器(qì)能够(gòu)降低成本,省去了垂直方向上的稳定补偿,对耗电也会有所帮助。大多航拍用的(de)无(wú)人机都是轴对称(chēng)的结构,而轴对称结(jié)构在垂直方向(xiàng)上的晃(huǎng)动都(dōu)不是太厉害。

无人机航拍云台上的(de)耗(hào)电是(shì)影响无人机飞行的一大因素(sù),在稳定云台的电机耗电上,有网友实际测试,在其(qí)他因素相(xiàng)同的情(qíng)况下,在(zài)不安装航拍云台下,飞行时间(jiān)能够长达26分钟,而安装航拍云台后(hòu),飞行时间下降至18分钟,安(ān)装了云(yún)台后下降了30%的续航(háng)时间。

三、图(tú)像(xiàng)传输系(xì)统

无(wú)人机图像传输系统就(jiù)是(shì)将天(tiān)空中处于飞行状态(tài)的无人机所拍摄的画面实(shí)时稳(wěn)定的发(fā)射给地面(miàn)无线图传遥控接收设备。

整个图传(chuán)工作(zuò)过程大致如下(以(yǐ)数字图传为(wéi)例):无人机上挂载的视(shì)频(pín)拍摄装置(zhì)将(jiāng)采集的视频信号传输到安装(zhuāng)在无人(rén)机上的(de)图(tú)传信号发(fā)送器(qì),然后由图(tú)传(chuán)信号发送器(qì)的(de)2.4GHz无线信(xìn)号(市(shì)面上单(dān)卖的(de)无人机图传(chuán)套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干扰能(néng)力(lì)、带宽各(gè)有不同)传送到地面的接收系统(tǒng),由接收系统(tǒng)再通过HDMI传输到(dào)显示(shì)设(shè)备上(显示器或平(píng)板电视),或者是通过(guò)USB传输到手机(jī)与(yǔ)平板电(diàn)脑上。由此,操控者(zhě)就能实时地监控到无人(rén)机航拍的图像。

无人机飞行范围有限(xiàn),过(guò)大会(huì)遥控信号变差,同时(shí)实时高清图传(chuán)也是(shì)个问题。图像传输(shū)距离的远近,图像传输质量(liàng)的好坏(huài),图像传输的稳定性等是衡量无人机图传性能的关键因素。同时图像传输系统的性能是区分无(wú)人机档次的一个关键因素。

现有(yǒu)的图传主要有模拟和数字两种,而其组成部分主(zhǔ)要由发射端、接收端和显示端三部(bù)分。

(1) 模拟图传

早期的图传(chuán)设备都采(cǎi)用的是模拟制式,它的(de)特(tè)点是只要图传发射(shè)端和(hé)接(jiē)收端(duān)工作(zuò)在一个频段上,就可以收到(dào)画面。

优(yōu)点:

1)价格低(dī)廉,市(shì)面上的(de)模(mó)拟图传发射和接受套装通常在1000元以内

2)可以多个接收同时接收视频信号(hào),模(mó)拟图传的(de)发射端相当于广播,只(zhī)要接收端的频率和发(fā)射端一致,就可以(yǐ)接收到(dào)视频信号,方便多人观看;选择较多(duō)、搭配(pèi)不同(tóng)的天线(xiàn)可实现不同(tóng)的接收效果;

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

4)配合无信号时显(xiǎn)示雪花(huā)的显示屏,在信号微弱时,也能(néng)勉强(qiáng)判断飞(fēi)机(jī)姿(zī)态;

5)一体化的视频接受(shòu)及DVR(录像)和FPV专用(yòng)视频眼镜技术成熟,产品选择多;

6)视频信号基本没有延迟,对于低空高速飞行必(bì)备(bèi)。

缺点:

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

2)易受到同频干扰,两个发射(shè)端的频率(lǜ)若(ruò)接近时,很有可能导致本机的视频信(xìn)号被别人的(de)图(tú)传(chuán)信号插(chā)入,导致飞机丢失;

3)接线、安装,调试需要一定经验(yàn),对于新(xīn)手而言(yán)增加(jiā)学习成本;

4)飞(fēi)行时安装连接天线(xiàn)、接收端电池、显示器支架等(děng)过程繁琐;

5)没有DVR(视频(pín)录制(zhì))功能的接收端无法实时回看视(shì)频,而有DVR功能的(de)接收端(duān)回看视(shì)频也较(jiào)为不便(biàn);

6)模拟图传发射端通常(cháng)安装在机身外,影响一(yī)体机的美观;

7)玩家(jiā)个人安装的图传天线若安装不当(dāng),可能在(zài)有的(de)飞行(háng)姿态(tài)下会被(bèi)机身遮挡,导致此时(shí)接受信号欠佳,影响飞行安全;

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

适应人群:有一定基础(chǔ),对穿越飞(fēi)行等(děng)项目热衷的进阶玩家(jiā)

(2) 数(shù)字图传

现在厂商所开发的(de)无人机套机通(tōng)常(cháng)都搭载了专用(yòng)的(de)数字图传,它的视频传输方式是通过2.4g或5.8g的数字信号进(jìn)行。

优点:

1)使用方便,通常只需在遥控器(qì)上安装手机/平板电脑作为显示器即可;

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

3)中高端(duān)产品的传输距离亦可(kě)达2km,与普通模拟(nǐ)图传相媲美;

4)实时回看拍摄(shè)的照片和(hé)视频方便;

5) 集(jí)成在(zài)机身(shēn)内(nèi),可靠(kào)性(xìng)较高,一体化设计较为美观(guān)。

缺点:

1) 中高端产(chǎn)品的价格昂贵;

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

3) 普(pǔ)通(tōng)手机和平板(bǎn)电脑在没有配备遮光罩(zhào)的(de)情况下,在室外环境下飞行(háng)时,较(jiào)低(dī)的(de)屏幕(mù)亮度使(shǐ)得(dé)飞手难以看清画面;

4) 限于厂商实(shí)力(lì)和研发(fā)成本,不同(tóng)的数(shù)字图传对手(shǒu)机/平板(bǎn)作为(wéi)显示器的兼容性没有充分验证,某些(xiē)型号可能适配较(jiào)差(chà)。

适应人群:新手玩(wán)家,中高端数字(zì)图传亦可适应高(gāo)端(duān)玩家(jiā)要求,但对于(yú)穿越飞行而言(yán)目前的数字图传延迟仍然较要实现(xiàn)航拍功能时需外接(jiē)显示器或使用(yòng)手机/平板(bǎn)电脑作(zuò)为显示器(qì)。

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