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无(wú)人机关(guān)键部位解读

 

一、飞(fēi)行控(kòng)制系统

无(wú)人机飞行(háng)控制系统是(shì)指能够稳定无(wú)人(rén)机飞行(háng)姿(zī)态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控(kòng)制系统,是无人机的大脑,也(yě)是区别于航模的最主要(yào)标志(zhì),简称飞控。

飞控的作用就(jiù)是通过飞(fēi)控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进(jìn)行快速调整(都是瞬间(jiān)的(de)事,不要妄想用人肉(ròu)完成)。如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输(shū)出,电机变慢、升力变小,自然(rán)就不再(zài)向左(zuǒ)倾(qīng)斜。如果没有飞控系统(tǒng),四(sì)轴飞行器就会因为安装(zhuāng)、外界干(gàn)扰、零件之间的不一致(zhì)等原(yuán)因形成飞行力量不平衡(héng),后果就(jiù)是左右(yòu)、上下地胡(hú)乱翻滚,根(gēn)本(běn)无法飞行。

工作(zuò)过程大致如(rú)下:飞控系统实时采(cǎi)集各传感器测量的飞(fēi)行状态数据、接收无线电测(cè)控终端传输的由(yóu)地面测(cè)控站上行信道送来(lái)的控制命令及数据,经计算处理,输出(chū)控制指(zhǐ)令(lìng)给(gěi)执(zhí)行机构,实现对(duì)无人机中各种飞行模态的控制和对任务(wù)设(shè)备的管理与控制(zhì);同时将无人机的状(zhuàng)态数据及发动机、机载电(diàn)源系(xì)统、任(rèn)务设备的(de)工作状(zhuàng)态参数实时传(chuán)送给机载无线电(diàn)数(shù)据终端(duān),经无(wú)线电下行信道发送回地面测控(kòng)站。飞控(kòng)系统的硬件主要包(bāo)括:主控制模块、信号调理及(jí)接(jiē)口模块、数据(jù)采集模块以及(jí)舵(duò)机驱动模块等。

二、增稳云台

功能:稳定平台,对于任务设备来说太重要了,是(shì)用来给相机增稳的部(bù)分,几千米的(de)高度上误差个几分几秒就能差出去(qù)几十(shí)米。它(tā)主要通过传感器感知机身的动作(zuò),通过电机(jī)驱动让相(xiàng)机保持原(yuán)来的位置,抵消机身晃动或(huò)者震动的影(yǐng)响。云台主(zhǔ)要考察(chá)几个性能:增稳精度、兼容性(一款云台能适配几款相机和镜(jìng)头)和转动范(fàn)围(分为俯(fǔ)仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变焦(jiāo)相机(jī),就(jiù)更加考验云台的增稳(wěn)精度了,因为经过长距离的变焦,一(yī)点点轻(qīng)微的震(zhèn)动都(dōu)会让画面(miàn)抖动得很厉害。

现时的(de)航拍云(yún)台主要由无(wú)刷电机(jī)驱动,在水平、横滚、俯仰(yǎng)三个(gè)轴向对相(xiàng)机进行(háng)增稳,可(kě)搭载(zǎi)的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到(dào)微单/无反相机,甚至(zhì)全(quán)画幅单(dān)反(fǎn)以及专业级电影(yǐng)机(jī)都(dōu)可以。摄影器材越大(dà),云台(tái)就越大,相应(yīng)的(de)机架也就越大。

分类:目前市面上(shàng)常见的有(yǒu)三轴增稳云台和两轴(zhóu)增稳云台。

三(sān)轴稳(wěn)定(dìng)航拍云台是现在主流航拍无人(rén)机所采用(yòng)的航拍防抖云台,如:昆明劲鹰(yīng)无人机,优点是(shì)对(duì)航拍时(shí)的画面有全方位的(de)稳(wěn)定,保证画面清晰(xī)稳定;而缺点是工程造价较(jiào)贵,由于电机控制,所以(yǐ)相对会耗电,降(jiàng)低航拍(pāi)的续航时间。

两轴稳定航拍云台其实是三(sān)轴稳定航(háng)拍云台的缩减版,在市场上一些(xiē)定位在低端产品的无人机所(suǒ)大量采用(yòng),原(yuán)因是(shì)两轴稳定器能够降低成本(běn),省去(qù)了垂直方(fāng)向上的稳定补偿,对耗电也会有所帮助。大(dà)多航拍用(yòng)的无人机(jī)都(dōu)是(shì)轴(zhóu)对称的结(jié)构,而轴对称结构在垂(chuí)直(zhí)方向上的(de)晃动都不(bú)是太厉害(hài)。

无人机航拍云台上的耗(hào)电是影响无人(rén)机飞行的一(yī)大因素,在稳定云台的电机耗电上,有网友实际测试(shì),在其他因素相同的情况下,在不安装航拍云台下,飞行时间(jiān)能够长达26分钟,而安装航拍云台后,飞行时(shí)间(jiān)下降至18分钟,安装了云(yún)台后下降了30%的续航时间。

三、图像传输系统

无(wú)人机(jī)图像(xiàng)传(chuán)输系统就是将天空中处于飞行状态的无人机(jī)所(suǒ)拍摄的(de)画面实(shí)时稳定的发射(shè)给地面无线图(tú)传遥(yáo)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(lì)):无人机上挂(guà)载的视频(pín)拍摄装置将采集的视频信号(hào)传输到安装在无人机上(shàng)的图传(chuán)信号发(fā)送器,然后由图传(chuán)信(xìn)号发送器的(de)2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套(tào)件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带宽各(gè)有(yǒu)不同)传(chuán)送(sòng)到地面的接收(shōu)系统(tǒng),由(yóu)接收系统再通过(guò)HDMI传输到显示设(shè)备上(shàng)(显示器或(huò)平板电视),或(huò)者是通过USB传(chuán)输(shū)到手机与平板(bǎn)电(diàn)脑上。由此(cǐ),操控者就能实时地监控(kòng)到无人机航拍(pāi)的图像(xiàng)。

无人(rén)机飞行(háng)范围有限,过大会遥控信号变差(chà),同时实时(shí)高清图传也是个问题。图像传输距离的远近(jìn),图像(xiàng)传输质量的好(hǎo)坏,图(tú)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(shí)图像传输(shū)系(xì)统的性能是区分无(wú)人机(jī)档次的一个关键因素。

现有的图传主(zhǔ)要有(yǒu)模拟和数字两种(zhǒng),而其(qí)组成部分主要由(yóu)发(fā)射端、接收端和显示端三(sān)部分。

(1) 模(mó)拟图传

早期的图传设(shè)备都采用的是模拟制(zhì)式,它的(de)特点是只要图传发射端和接收端工作(zuò)在一(yī)个频段上,就(jiù)可以收到画(huà)面。

优点(diǎn):

1)价(jià)格低廉,市面上的模拟图传发射和接受套装通常在1000元以(yǐ)内(nèi)

2)可以多(duō)个接收同时接收视频信号(hào),模拟图传的发射端(duān)相(xiàng)当于(yú)广(guǎng)播,只要(yào)接收端的频率(lǜ)和发射端一致,就可以接收到视(shì)频信号,方便多人观看;选择(zé)较多、搭配不同的天(tiān)线可(kě)实现不(bú)同的接收(shōu)效果;

3)工(gōng)作距离较远,以常(cháng)用的600mw图(tú)传发射为例,开(kāi)阔地工作(zuò)距离在2km以上;

4)配合(hé)无信号时显示雪花的显示屏,在信号微弱时,也能勉强判断(duàn)飞机姿态;

5)一体化的视频接受及(jí)DVR(录像(xiàng))和(hé)FPV专用视频眼(yǎn)镜(jìng)技(jì)术成熟,产品选择多;

6)视(shì)频信号基(jī)本没有延迟,对于低空高速(sù)飞行必(bì)备(bèi)。

缺(quē)点:

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

2)易受到同频干扰(rǎo),两个发射端的(de)频率若接近时,很有可能导致本机的视频(pín)信号被别人的图(tú)传信号(hào)插入(rù),导(dǎo)致飞机丢失;

3)接线、安装(zhuāng),调试需要一定经验,对于新手而(ér)言增加学习成(chéng)本;

4)飞行时安装连(lián)接天线、接收端电池、显示器支(zhī)架等过程繁琐;

5)没有DVR(视频(pín)录制)功能的接收端(duān)无法(fǎ)实时回看视频,而有DVR功能(néng)的接收端回看视频也较为不便;

6)模(mó)拟图传发射端通常安装在机(jī)身外,影响一体机的美观(guān);

7)玩家个人安装的(de)图传天线若安装(zhuāng)不当,可能在有的飞行姿态下会被机身(shēn)遮挡,导致此时接受信号欠佳(jiā),影响飞行(háng)安全;

8)视频带宽(kuān)小(xiǎo),画质较差,通常分辨率在640*480,影响拍摄时的感(gǎn)观。

适(shì)应人群:有一定基础(chǔ),对穿越飞行等项目(mù)热衷的进阶玩(wán)家

(2) 数字图传

现在厂(chǎng)商所开发的无(wú)人机套(tào)机通常(cháng)都搭载了(le)专用(yòng)的数字图传(chuán),它的视频(pín)传输(shū)方式是(shì)通(tōng)过2.4g或5.8g的数字信号进行。

优点(diǎn):

1)使(shǐ)用方便,通(tōng)常只需(xū)在遥(yáo)控器上(shàng)安装(zhuāng)手机/平板电脑作为显示器即可;

2)中高端产品的图像传输质(zhì)量(liàng)较高,分(fèn)辨率可达(dá)720p甚至1080p;

3)中高端产品的传输距离亦(yì)可达2km,与普通(tōng)模拟图传(chuán)相(xiàng)媲美;

4)实时回看拍(pāi)摄的照片(piàn)和视频方便;

5) 集成在机(jī)身(shēn)内,可靠(kào)性较高(gāo),一体化(huà)设计较为美(měi)观。

缺点:

1) 中(zhōng)高端产(chǎn)品(pǐn)的价(jià)格昂贵;

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

3) 普通手机和(hé)平板电(diàn)脑(nǎo)在(zài)没(méi)有配备遮(zhē)光(guāng)罩的情况下,在(zài)室外环(huán)境下飞行时,较低的屏(píng)幕亮(liàng)度使(shǐ)得飞手难以看清画(huà)面;

4) 限于厂商(shāng)实(shí)力和(hé)研发成(chéng)本(běn),不(bú)同的数字图传对手机/平板(bǎn)作为显示器(qì)的兼容性(xìng)没有充分验证(zhèng),某(mǒu)些型(xíng)号可(kě)能适配较差。

适应人(rén)群(qún):新手玩(wán)家,中(zhōng)高端数字图传亦可适应高端玩家要(yào)求,但对于穿越(yuè)飞行而言目前的数字图(tú)传延迟仍然较要实现航拍功能时(shí)需(xū)外接(jiē)显示(shì)器或使用手机/平板电脑作为显示器。

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