一、飞行控(kòng)制系(xì)统
无人(rén)机飞(fēi)行控制系统是指能够稳定无人机飞行(háng)姿态,并能控制(zhì)无(wú)人机自主或半自主飞行的控制(zhì)系统,是无人机的大脑,也是区别于航模(mó)的最主(zhǔ)要标志(zhì),简称(chēng)飞控。
飞控的作(zuò)用就是通过飞控(kòng)板上的(de)陀螺仪,对四轴(zhóu)飞行状态进行快(kuài)速调整(都是瞬间的事(shì),不要(yào)妄想用人肉完成)。如(rú)发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右(yòu)边电流(liú)输(shū)出,电机变慢、升力(lì)变小,自(zì)然就(jiù)不再向(xiàng)左倾斜。如果没有飞(fēi)控(kòng)系统(tǒng),四轴飞行器(qì)就会(huì)因为安装、外界干扰、零件之(zhī)间(jiān)的不一致等原因形成飞行力(lì)量不平衡,后果就是左右、上下地胡(hú)乱翻滚,根本无法飞行。
工作过程大(dà)致如下:飞控系统(tǒng)实时采(cǎi)集各传(chuán)感器测(cè)量的飞行状态数据、接收无线电测(cè)控终(zhōng)端传输的由地面测控站上行信(xìn)道(dào)送(sòng)来的(de)控制命(mìng)令(lìng)及数据,经计算处(chù)理,输出控(kòng)制指令给执行机构,实现对无人机中各(gè)种飞行模态的控制(zhì)和对任务设备的管理与控制(zhì);同时将无人机的状(zhuàng)态数据(jù)及发(fā)动机(jī)、机(jī)载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无(wú)线电数据终端,经无(wú)线(xiàn)电(diàn)下(xià)行信道(dào)发送(sòng)回地面测控站(zhàn)。飞控系(xì)统的硬(yìng)件主(zhǔ)要包括(kuò):主控制(zhì)模块、信号调(diào)理及(jí)接口(kǒu)模块(kuài)、数据采集模块以(yǐ)及舵机驱(qū)动模块等。
二、增稳云台(tái)
功能:
稳定平台,对于(yú)任务(wù)设备来说太重要(yào)了,是用来给相(xiàng)机增稳的部分(fèn),几千米的高度(dù)上误差个几分几秒就能(néng)差出(chū)去几(jǐ)十米。它主要通(tōng)过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵消机身晃动或者震动的影(yǐng)响。云台主(zhǔ)要考(kǎo)察几(jǐ)个性(xìng)能:增稳精度、兼容性(一款云台能适配几款(kuǎn)相机和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变(biàn)焦相机,就更加考验云台的(de)增稳精度了,因为经过长距(jù)离的变焦,一(yī)点点轻微的(de)震动都会让画(huà)面抖动得(dé)很厉害。
现时的航拍云台主要(yào)由无刷电机驱动(dòng),在水平、横(héng)滚、俯仰三个轴向(xiàng)对(duì)相机进行增稳,可搭载的摄影器材从小摄像头(tóu)到GoPro,再(zài)到微单/无反相机,甚(shèn)至全画幅单反以(yǐ)及专(zhuān)业级电影(yǐng)机都可(kě)以(yǐ)。摄影器(qì)材越(yuè)大,云台就(jiù)越大,相应的机架也就越大。
分类:
目(mù)前市(shì)面上常见的有(yǒu)三(sān)轴增(zēng)稳云台和(hé)两轴增稳云台(tái)。
三轴稳定(dìng)航(háng)拍云台是现在主流(liú)航拍无人机所采用的航拍防抖云台,如:劲鹰650型专业航(háng)拍器使(shǐ)用了3轴航拍稳定器的,优(yōu)点是(shì)对(duì)航拍时(shí)的画面有全方位的稳定,保证(zhèng)画面清(qīng)晰稳定;而缺点是(shì)工(gōng)程造价(jià)较贵,由于电(diàn)机控制(zhì),所以相对会耗电,降低航拍的续航时间(jiān)。
两轴稳定航(háng)拍(pāi)云台其实是三轴稳定航拍云台的缩(suō)减(jiǎn)版,在市场上一些定位在低端产品(pǐn)的(de)无人机所大量采用,原因是两(liǎng)轴稳定(dìng)器能(néng)够降低成(chéng)本(běn),省去了垂直方向(xiàng)上的稳定补(bǔ)偿,对耗电也会有所帮助。
无人机航拍云台上(shàng)的耗电(diàn)是影响(xiǎng)无人机飞行的一大因素,在(zài)稳(wěn)定云台(tái)的(de)电机耗(hào)电上,有网友实际测试,在其他因(yīn)素相同的情况下,在(zài)不安装航拍云台(tái)下(xià),飞行时(shí)间能够长达(dá)26分钟,而安装航拍云(yún)台后,飞行时间下降至18分钟,安装(zhuāng)了(le)云台后下降了(le)30%的续(xù)航时间。
三、图像传输系(xì)统
无人机图像传输系统就是将天空中处于飞行(háng)状态的(de)无人机所拍摄的(de)画面实时稳定的(de)发射给地(dì)面无线图传遥控接收设(shè)备。
整个图传(chuán)工作过程大致(zhì)如下(以数字图传为例):无人机上挂载的视(shì)频拍(pāi)摄(shè)装置将采(cǎi)集的(de)视(shì)频信号传(chuán)输到安装在无人机上的(de)图传(chuán)信号发送(sòng)器,然后(hòu)由图传信号发(fā)送器的2.4GHz无线信号(市面(miàn)上单卖(mài)的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可(kě)选,抗干扰能力、带宽各(gè)有不同)传送到(dào)地面的接(jiē)收系统(tǒng),由接(jiē)收系统(tǒng)再通过HDMI传输到(dào)显(xiǎn)示设备(bèi)上(显示器或平板电视),或(huò)者是通过USB传输到手机与(yǔ)平板电脑上(shàng)。由(yóu)此,操控者就能(néng)实时(shí)地监控(kòng)到无人(rén)机(jī)航拍(pāi)的图像。
无人机飞行(háng)范(fàn)围有限,过大(dà)会遥控信号变差,同(tóng)时(shí)实时高(gāo)清图传也是个问题。图(tú)像传输距离的远近,图像传(chuán)输质量的好坏,图(tú)像传输的(de)稳定性等是衡量(liàng)无人机图传性能的关键因(yīn)素。同时图像传(chuán)输系(xì)统的性能是区分无人机档(dàng)次的一个关(guān)键因素。
现有的图传主要有模拟和数(shù)字两种(zhǒng),而其组成部分主要由发射端、接收端和显示端三(sān)部分。
(1) 模拟图传
早期的图传设(shè)备(bèi)都(dōu)采用的是(shì)模拟制式(shì),它的特点是只要图传发(fā)射端和接收(shōu)端工作(zuò)在一(yī)个频段(duàn)上,就可以收(shōu)到画面。
优点:
1)价格低廉,市面上(shàng)的模拟(nǐ)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(jiē)收视频(pín)信(xìn)号,模(mó)拟图传的发射(shè)端相当于广播,只要接收端的频率和(hé)发射端一致,就可以接收到视频信号,方便(biàn)多人观看;选择较(jiào)多、搭配不同的天线可实现不(bú)同的接收效果(guǒ);
3)工(gōng)作距离较远,以常用的600mw图传发射为例,开阔地(dì)工作距离(lí)在2km以上;
4)配(pèi)合(hé)无信号时显示雪花的(de)显示屏,在信号(hào)微弱时,也能勉强判断飞(fēi)机姿(zī)态;
5)一体化(huà)的视(shì)频接(jiē)受及DVR(录像)和FPV专(zhuān)用视频眼镜(jìng)技术成熟,产品选择多;
6)视(shì)频信号基(jī)本没(méi)有(yǒu)延迟,对于低空(kōng)高速(sù)飞行必(bì)备。
缺(quē)点:
1) 发(fā)射、接受和天(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(liǎng)个发(fā)射端的频率若接近时,很有可能导致本机的视频信号被(bèi)别(bié)人的图传信号(hào)插(chā)入,导(dǎo)致飞机丢(diū)失;
3) 接(jiē)线、安(ān)装,调试需要(yào)一定(dìng)经验,对于新手而(ér)言增加学习(xí)成本;
4) 飞(fēi)行时安装连接天线、接收端电池、显示器支架等过程(chéng)繁琐;
5) 没(méi)有DVR(视(shì)频录制)功(gōng)能的(de)接收(shōu)端无法实(shí)时回看视频,而有DVR功能的接收(shōu)端回看视频也较为不便;
6) 模拟图传发射端(duān)通常安装在机身外,影响一体(tǐ)机的美(měi)观;
7) 玩家个(gè)人安装的图传(chuán)天线若安(ān)装不当,可(kě)能在有(yǒu)的飞(fēi)行姿态下会(huì)被(bèi)机身遮挡,导(dǎo)致(zhì)此时接受信号(hào)欠佳,影响(xiǎng)飞行安全;
8) 视频带(dài)宽小,画质较差,通常分辨率在(zài)640*480,影响(xiǎng)拍(pāi)摄时的感(gǎn)观。
适(shì)应人群:有一定基础,对穿越(yuè)飞行等项(xiàng)目(mù)热衷的(de)进(jìn)阶玩家
(2) 数字图传
现在厂商所开发的(de)无人(rén)机套机通常都(dōu)搭(dā)载了专用的数字图传,它的视频传输方(fāng)式是通过2.4g或5.8g的数字(zì)信号进(jìn)行。
优点(diǎn):
1) 使用方便,通常只需在(zài)遥控器上安装(zhuāng)手机/平板电脑作(zuò)为显示器即可;
2) 中高端(duān)产品的图像传输质(zhì)量较高,分辨率可达720p甚至(zhì)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(xiàng)媲(pì)美;
4) 实时回看(kàn)拍摄的照片和视频方便;
5) 集成在(zài)机身内,可靠(kào)性较高,一(yī)体化(huà)设(shè)计(jì)较(jiào)为美观(guān)。
缺点:
1) 中高端产品的(de)价格(gé)昂贵;
2) 低端产(chǎn)品的有效距(jù)离短和图像(xiàng)延迟问(wèn)题非(fēi)常严重(chóng),影响飞行体验(yàn)和(hé)远距离飞行安全;
3) 普通(tōng)手机(jī)和平板电脑在没有配备遮光罩的(de)情况(kuàng)下,在室外环境下飞(fēi)行(háng)时,较低(dī)的(de)屏幕(mù)亮度(dù)使得飞手难以看清画面;
4) 限于(yú)厂商实力(lì)和研发成本,不同的数字(zì)图传对手机/平(píng)板作为显示器的兼容性没有充(chōng)分验证,某(mǒu)些型号可(kě)能适配较差(chà)。

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