带你了解无人机,从控制器到全球定位

发布时间: 2019-09-09 12:29:38 来源: 智能家居狗 栏目: 科技新闻 点击: 331

无人机在航空摄影中的应用在过去的数年内迅速增长,如今市面上已经充满了各种无人机产品,从小型的消费级机型到复杂的商业应用飞

无人机在航空摄影中的应用在过去的数年内迅速增长,如今市面上已经充满了各种无人机产品,从小型的消费级机型到复杂的商业应用飞机。无论你是只想玩玩的初学者,还是想尝试商业航拍的从业者,对于你们来说,现在都是最好的时代。

带你了解无人机,从控制器到全球定位

如果你是一位之前未飞过无人机的小白,无人机飞行可能看起来有点令人生畏,不过没关系,你要做的就是先了解它,再掌握它。本系列文章非常适合你,我们将分为三个部分,今天的第一部分将讲解大多数无人机系统的基本特性和组件,而在未来的第二和第三部分中,我们将讨论怎样选购最适合于你的无人机,以及在首次飞行前需要了解的安全性知识。

无人机是什么?

通常我们将遥控飞机称作“无人机”,在英文中,除了最常用的“drone”之外,常见的还有“UAV”(unmanned aerial vehicle)和“UAS”(unmanned aircraft system)。UAV与drone指的都是无人飞机,而UAS则指的是整个无人机系统。本文中的无人机特指应用于航空摄影的民用产品,军用无人机在此不表。

带你了解无人机,从控制器到全球定位

这可以称作一套完整的UAS

每一种无人机系统各有不同,但一些基本的共同点。比如除了无人机的飞行机构之外,它们通常还包括用于提供动力的锂电池、安装在稳定云台上的相机以及无线电通信系统。而大多数无人机产品还包括一个专用的控制器,也有一些较为便宜的消费级型号只能使用智能手机进行控制。

从外观上看,大多数无人机似乎是一种简单的设备,但实际上它们采用了一些相当先进的技术,包括追踪无人机位置的GPS、用于避免碰撞的各种传感器、甚至跟踪移动主体的智能飞行模式等等。

无人机

任何系统的核心都是飞行器,目前大多数消费级无人机都是四轴设计,而用于电影拍摄的高端机型也有六轴甚至八轴设计的。当今的多轴无人机采用的都是固定螺距的螺旋桨系统,而大多数机型使用塑料或玻璃纤维复合材料制成的可拆卸螺旋桨,具有简单的扭转锁定系统,而有些型号则提供可折叠的螺旋桨设计。

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DJI Phantom 4 Pro的扭锁螺旋桨和DJI Mavic Pro上的折叠螺旋桨

无人机的螺旋桨由无刷电机驱动,用高速旋转来产生飞行所需的推力。每个电机都有相应的速度控制单元,可以对转子速度进行微调。而通过改变螺旋桨之间的相对速度,可以实现无人机的俯仰、拐弯、滚转和升降。

飞行控制器

飞行控制器让用户能够直接对无人机下达命令,两者之间通过无线电控制系统实现连接,通常为2.4GHz或5.8GHz。来自飞行控制器摇杆的信号被发送到无人机,通过调整每个马达上的转速控制单元来操纵无人机的动作。

同时无线电还能够将视频信号从无人机传送到控制器的屏幕上,显示无人机所搭载相机的实时图像。很多时候监看屏幕只是一台安卓或苹果的移动设备,通过APP来配对。而一些更高级型号的控制器拥有内置的屏幕。

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除了控制无人机的飞行动作之外,大多数控制器还集成了相机控制功能和额外的接口,可以实现对云台运动、录制/停止等功能的操作,通过触摸屏还可以访问更多设置。

稳定云台

如果你想让无人机在空中拍摄照片或视频,请务必保持图像的稳定。高空的环境并非如想象中那样稳定,气流的变化会不可避免地影响无人机的运动。而如果无人机搭载了一台优秀的稳定云台,就能够补偿晃动,同样获得流程稳定的图像。

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大多数无人机采用了三轴稳定云台,能够在俯仰、平摇和横滚三个轴向保持恒定。三轴云台与业界常用的电子稳定器原理一致,在一些大型的电影级无人机上则可以直接安装MoVi、Ronin等稳定器来承载电影摄影机。

全球定位系统

当无人机起飞之后,你当然希望它保持在预定位置或航线之中不要偏离,虽然技术娴熟的无人机飞手可以在没有GPS辅助的情况下完成工作,但现今几乎所有的无人机都依靠着GPS技术,实现高精度地自动执行任务。

GPS系统的优势是能够使用计算机做出调整以补偿风向和气流的影响,使无人机的飞行更容易掌握,甚至可以实现预设轨迹的自动飞行。然而,GPS也存在失效的可能,因此学习无人机操控,很重要的一部分内容是在没有GPS的情况下飞行。

防撞系统

几年来,防撞系统称得上是一大技术进步,该技术可以通过视觉、声波和红外线传感器来识别和避开障碍物。视觉传感器可以让无人机“看”到物体,并在飞机撞上之前停下,但它的识别距离通常比较有限(大约15米左右)。

声波系统则使用类似蝙蝠的超声波来感测物体,通常用于自动着陆操作。而红外线传感器则是一种更新的选择,它与视觉传感器的工作方式类似,探测距离也不远,并且也不适合于在低光条件下工作。

这些系统能够协助新手避免碰撞和飞机损坏,但需要记住的是,对飞行安全最终负责的还是飞手,防撞系统是有用的,但也不是绝对的。

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DJI Mavic Pro前面看起来像小眼睛的小圈就是防撞系统的视觉传感器。

电池

大多数无人机产品使用锂电池供电,这些电池有着各式各样的外形、尺寸以及额定功率。智能的电池内置了充电/放电调节器和传感器,能够通过应用程序或外部按钮来报告电池电压和温度。无人机的单次飞行时间一般在15到30分钟之间,具体取决于无人机的型号、飞行环境以及控制操作的强度。

锂电池的能量密度很高,所以需要特别小心,处理不当可能会危及生命。如果不采取适当的预防措施,携带这些电池旅行可能是危险的。根据大多数国家的航空政策,携带电池乘坐商业航班有着特别的规定和限制。

智能飞行模式

早期的无人机只是一种让你的相机离开地面飞向空中的工具,而随着技术的发展,现代的无人机可以做到更多。

今天的许多无人机使用GPS、计算机视觉以及主体跟踪技术来帮助用户实现更复杂的任务,包括各种“半自主”的智能飞行模式。常见的例子包括主动追踪主体,围绕主体、遵循编程航点路线自动飞行等。

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智能飞行模式让飞手能够以最少的努力就能获得非常有创意的拍摄,让用户能够更专注于创意方面。但是需要提醒的是,你也不能完全依赖他们,你必须学会怎么自主飞行,以便在紧急情况下禁用这些功能。

有哪些厂商在制造无人机

今天制造无人机的厂商有无数家,大多数人熟悉的是DJI,这是目前市场占有率最高的重量级选手。当然,你也可以在Yuneec、Autel Robotics、GoPro和Parrot等公司的产品中找到一些令人满意的机型。

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虽然这些厂商的产品都可以归入同一个分类中,然而每一家每一种型号的产品都是不同的,它们有着不同的设计理念和技术特点。在本系列文章的第二篇中,我们将讨论如何选出最符合你自身需求的无人机。

结语

无人机是一款令人惊奇的工具,能够让人们远程遥控实现空中拍摄,相比载人飞机来说成本极低同时也更有安全感。随着技术的进步,这些设备的功能会越来越好,如果你一直在寻找一种方法来为你的影像作品带来新的视角,你可以考虑飞上天空。当然首先你必须牢记安全第一,并遵循当地的法律。我们也将在之后的文章中讨论这个问题。

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