航拍又称空拍、空中摄影或航空摄影,是指从空中拍摄
地球地貌,获得
俯视图,此图即为空照图。航拍的摄像机可以由摄影师控制,也可以自动拍摄或远程控制。航拍所用的平台包括
飞机、
直升机、
热气球、
小型飞船、
火箭、
风筝、
降落伞等。为了让航拍照片稳定,有的时候会使用如
Spacecam等高级摄影设备,它利用
三轴陀螺仪稳定功能,提供高质量的稳定画面,甚至在
长焦距镜头下也非常稳定。
历史
纳达尔是首位实现航拍的摄影师和气球驾驶者,他于1858年在
法国巴黎上空拍摄。航拍的军事用途于
第一次世界大战期间由
飞行员得到了发展,新沙佩勒战役是其中著名的战役之一。
用途
挑战
空中摄影的挑战包括:
著名的航空摄影师
以航拍方式拍摄的纪录片
硬件
传感器
1、AD公司的MEMS角速率传感器ADXRS150或者ADXRS300,价格一样,量程分别为150和300度/秒,国际上流行的小型飞控的首选陀螺,其精度能满足小型无人机的飞行控制。数量上需要3个,分别对应3轴
2、AD公司的MEMS
加速度传感器ADXL202或者ADXL210,价格也一样,量程分别为+-2g和+-10g,也是小型飞控的首选。数量需要2个,每个2轴,总共4轴,但是有一轴是重复的
3、
气压高度传感器和气压空速传感器。两个传感器虽然都是气压传感器,但是量程是有所区别的,作为
高度传感器的量程通常选用:15kpa~115Kpa。空速传感器是
差压传感器,其量程通常选用0~4Kpa,从而获得比较高的分辨率。
4、如果要控制直升机、旋翼机等能悬停的飞机,还需要
磁传感器以获取悬停或者低速运动时的机头指向,
固定翼飞机有一定飞行速度,这个传感器不是必须的。
5、如果要做自动降落功能,还必须有
超声波传感器等测量对地高度的传感器。因为气压高度传感器跟气压场有关系,所以经过一段时间气压场变化后,绝对高度将会不再准确,因此飞机在自动滑跑降落时必须在离地0.5米至1米的平飘需要测量相对地面高度的传感器来完成。
飞行装备
航拍利用的无人机航拍飞控是一个集单片机技术、航拍传感器技术、GPS导航航拍技术、通讯航拍服务技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技术并依托于硬件的高科技产物,因此要能设计好一个飞控,缺少上面所述的任何一项技术都是不可能的,越多的飞行经历和经验能为设计初期提供很多避免出现问题的方法,使得试飞进展能够更顺利,要知道飞控的调试主要就是试飞,不比别的自控产品,试飞是高风险的,一旦坠机,硬件损坏,连事故原因都很难分析,就更难解决问题了。这也是成熟的、可靠的飞控很少的原因。
软件
软件包括飞控内部的软件和地面站的软件。
飞控内部软件是飞控的灵魂,如果只有硬件只是电子垃圾。
一谈到软件很多朋友就是讨论使用ucos、linux等等的操作系统。其实作为飞行控制这种实时性要求很强的控制系统,不一定要采用操作系统。使用操作系统对硬件和时序的控制能力降低,CPU的有效使用率降低,对内存的需求增加。在UP10和UP20中都没有采用操作系统。
UP10完成了传感器数据采集,GPS信息获取,接收机信号获取,舵机控制,与地面站通讯,飞行控制率计算,导航控制,任务控制等所有功能。其中舵机控制和接收机信号获取拥有最高的优先级,与地面站的通讯优先级最低,合理处理CPU的优先级问题能够避免CPU控制时序的混乱和相互的干涉问题。
通讯程序
在编制与地面站的通讯程序部分,一定要考虑到无线通讯的误码率问题,所有上下行数据必须都要加以校验,特别是飞行航点数据这些重要数据要反复校验,一旦错误将会将飞机导航到不可知的方向。
导航逻辑一定要严谨,对于可能出现的一些问题要提前考虑到。
对于可能出现的GPS丢星,发动机停车,飞机机体解体,遥控失灵等问题要考虑补救措施。
舵机的反舵设置,不同布局的混控设置等最好在飞控中都能实现。
对于地面站软件,要考虑到方便、实用、可靠,美观是其次的。其实要设计一个好的地面站也是需要经验来支持的。
其它
这个地面站软件应该考虑到如下功能:
数传电台的选择不要一味的追求发射功率,可以通过好的增益天线来获得远距离的传输,飞机上数传的安装要避免对舵机、遥控接收机、飞控内部的传感器造成干扰。
试飞前的准备工作要做充分,遥自控切换要切实可靠(调试初期出现任何问题要能及时切换到遥控状态),准备好试飞计划,做好飞行前检查,做好飞行后总结,由简到难,逐步实现自动控制。
另见