無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，主要是利用無線電遙控設備和自備的程序控製裝置操縱的不載人飛機。

 

 

 

無人機最早是在20世紀20年代出現的，1914niandiyicishijiedazhanzhongyourenyanzhiyizhongbuyongrenjiashi

，eryongwuxiandiancaozongdexiaoxingfeiji。xiandaizhanzhengshituidongwurenjifazhandejibendongli。shijiediyijiawurenjidanshengyu1917年，而無人機真正投入作戰始於越南戰爭，主要用於戰場偵察。

 

1982年以色列與敘利亞在貝卡穀戰爭中，以色列使用無人機進行偵察、幹擾
、誘敵
，無人機的作用再次被重視和開發。

 

1991年初的海灣戰爭中無人機已成為 “必須有”的戰場能力，六套先鋒無人機係統參戰。提供了高品質
、近實時、全天時的偵察、監視
、目標捕獲、攔截和戰損評估。

 

 

科索沃戰爭是曆次戰爭中使用無人機架次最多的一次
，也是發揮作用最大的一次。

 

1995年第一次俄羅斯車臣反恐戰爭和1999年第二次俄羅斯車臣反恐戰爭中

，俄軍使用了無人偵察機對戰區進行偵察和監視

，尤其在第二次車臣戰爭中
，俄軍的“蜜蜂”無人偵察機偵察了大量叛軍資料，為俄軍精確打擊提供準確資料。

 

前述戰爭中
，無人機擔當的主要是偵察的角色，在阿富汗戰爭中
，美國用“捕食者”作為載機，發射了“AGM-114C”“海爾法”空(kong)地(di)導(dao)彈(dan)，首(shou)次(ci)在(zai)實(shi)戰(zhan)中(zhong)實(shi)現(xian)了(le)無(wu)人(ren)機(ji)發(fa)射(she)導(dao)彈(dan)直(zhi)接(jie)對(dui)地(di)定(ding)點(dian)攻(gong)擊(ji)
，進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)了(le)作(zuo)戰(zhan)無(wu)人(ren)機(ji)的(de)功(gong)能(neng)，也(ye)是(shi)對(dui)無(wu)人(ren)作(zuo)戰(zhan)飛(fei)機(ji)的(de)實(shi)戰(zhan)使(shi)用(yong)進(jin)行(xing)了(le)驗(yan)證(zheng)，真(zhen)正(zheng)開(kai)始(shi)了(le)無(wu)人(ren)化(hua)戰(zhan)爭(zheng)的(de)起(qi)步(bu)。

 

 

 

按功能無人機可以分為軍用無人機和民用無人機兩大類。

 

軍用無人機又分為信息支援、信息對抗
、火力打擊三大類
；而民用無人機包括檢測巡視類無人機、通信中繼類無人機、遙感繪製類無人機和時敏目標打擊類無人機。本文重點討論民用無人機係統。

 

從技術角度
，民用無人機一般可以分為：無人固定翼機）、無人直升機

、無人多旋翼飛行器等。

 

1
、固定翼無人機：

 

 

優點：續航時間長、航程遠、飛行速度快、飛行高度高、負載能力強

 

缺點：起降受場地限製
、不能在空中懸停

 

2、直升機無人機

 

 

優點：載荷較大、可垂直起降


、空中懸停、靈活性強

 

缺點：結構複雜、故障率高
、維修成本高、續航時間短

 

3

、多旋翼無人機

 

 

優點：操作靈活、結構簡單、成本低
、起降方便
、可在空中懸停

 

缺點：續航時間短
、負載能力弱、飛行速度慢

 

 

1
、芯片

 

一個高性能FPGA芯片就可以在無人機上實現雙CPU的功能，以滿足導航傳感器的信息融合，實現無人飛行器的最優控製。

 

2、慣性傳感器

 

伴隨著應用加速計、陀螺儀
、地磁傳感器等設備廣泛應用，MEMS慣性傳感器開始大規模興起
，6軸
、9軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個傳感器，成本和功耗也進一步降低。

 

3、WIFI等無線通信

 

wifi等通信芯片用於控製和傳輸圖像信息


，通信傳輸速度和質量已經可以充分滿足幾百米的傳輸需求。

 

4

、電池

 

電池能量密度不斷增加
，使得無人機在保持較輕的重量下
，續航時間能有25-30分鍾，達到可以滿足一些基本應用的程度
，此外


，太陽能電池技術使得高海拔無人機可持續飛行一周甚至更長時間。

 

5、雲台

 

安裝、固定攝像機的支撐設備，它要保證無人機在各種環境下做到穩定拍攝。

 

6
、飛機機體

 

包含螺旋槳、電機馬達、機體外殼等

 

7
、相機等

 

包括4K
、3D
、高像素攝像頭等。

 

 

 

 

無人機係統主要由三部分組成，分別為飛行器平台
、控製站與通訊鏈路。

 

飛行器平台：包括飛行機體結構、動力係統、飛控係統
、導航係統、電氣係統、通信係統；

 

控製站：包括顯示係統、操縱係統；

 

通訊鏈路：包括機載通訊與地麵通訊。

 

1
、飛控係統

 

飛控係統是無人機的“駕駛員”，是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務和返場回收等整個飛行過程的核心係統。

 

飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設備三大部分，實現的功能主要有無人機姿態穩定和控製
、無人機任務設備管理和應急控製三大類。其中
，機身大量裝配的各種傳感器(包括角速率
、姿態
、位置、加速度、高度和空速等)是飛控係統的基礎，是保證飛機控製精度的關鍵。未來要求無人機傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率，因此高端無人機傳感器中大量應用了超光譜成像
、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術。

 

現(xian)有(you)飛(fei)控(kong)係(xi)統(tong)是(shi)開(kai)源(yuan)與(yu)閉(bi)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)合(he)。國(guo)內(nei)優(you)秀(xiu)的(de)無(wu)人(ren)機(ji)廠(chang)商(shang)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)專(zhuan)業(ye)化(hua)，則(ze)大(da)部(bu)分(fen)在(zai)開(kai)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)演(yan)化(hua)出(chu)自(zi)己(ji)的(de)閉(bi)源(yuan)係(xi)統(tong)。相(xiang)比(bi)開(kai)源(yuan)係(xi)統(tong)，無(wu)人(ren)機(ji)廠(chang)商(shang)自(zi)身(shen)的(de)閉(bi)源(yuan)係(xi)統(tong)加(jia)入(ru)了(le)許(xu)多(duo)優(you)化(hua)算(suan)法(fa)、簡化了調參與線束，變得更加簡單易用。

 

2、導航係統

 

導航係統是無人機的“眼睛”，多技術結合是未來方向。

 

導航係統向無人機提供參考坐標係的位置、速度、飛行姿態，引導無人機按照指定航線飛行
，相當於有人機係統中的領航員。

 

目前無人機所采用的導航技術主要有慣性導航、定位衛星導航、地形輔助導航
、地磁導航、多普勒導航等。

 

無人機載導航係統主要分非自主(GPS等)和自主(慣性製導)兩種，但分別有易受幹擾和誤差積累增大的缺點，而未來無人機的發展要求障礙回避
、物資或武器投放、自動進場著陸等功能

，需要高精度、高可靠性
、高抗幹擾性能

，因此多種導航技術結合的“慣性 + 多傳感器 +GPS+ 光電導航係統”將是未來發展的方向。

 

3
、動力係統

 

目前民用工業無人機以油動為主
，消費級無人機以電動為主。

 

不同用途的無人機對動力裝置要求也不同。低速、中低空小型無人機傾向於活塞發動機
，低速短距
、垂直起降無人機傾向渦軸發動機，小型民用無人機則主要采用電動機
、內燃機或噴氣發動機。

 

渦輪有望逐步取代活塞，新能源發動機提升續航能力。

 

專業級無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發動機，但活塞式隻適用於低速低空小型無人機。隨著渦輪發動機推重比、壽命不斷提高、油耗降低
，渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型。

 

太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的動力。

 

4、數據鏈係統（通信係統）

 

數據鏈係統（通信係統）是無人機和控製站之間的橋梁，是無人機的真正價值所在。

 

上行通信鏈路主要負責地麵站到無人機的遙控指令的發送和接收。

 

下行通信鏈路主要負責無人機到地麵站的遙測數據、紅外或電視圖像的發送和接收。

 

普通無人機大多采用定製視距數據鏈，而中高空
、長航時無人機則采用超視距衛星通信數據鏈。

 

現代數據鏈技術的發展推動者無人機數據鏈向著高速


、寬帶、保密
、抗幹擾的方向發展。隨著機載傳感器、定ding位wei的de精jing細xi程cheng度du和he執zhi行xing任ren務wu的de複fu雜za程cheng度du不bu斷duan上shang升sheng，對dui數shu據ju鏈lian的de帶dai寬kuan提ti出chu了le很hen強qiang的de要yao求qiu
，未wei來lai隨sui著zhe機ji載zai高gao速su處chu理li器qi的de突tu飛fei猛meng進jin，預yu計ji幾ji年nian後hou現xian有you射she頻pin數shu據ju鏈lian的de傳chuan輸shu速su率lv將jiang翻fan倍bei，未wei來lai可ke能neng還hai將jiang出chu現xian激ji光guang通tong訊xun方fang式shi。

 

賦予無人機“智能”中關鍵技術之一是讓無人機能夠通過機器視覺感知周邊的環境，並將結果轉化為數據通過OS（操作係統）傳給其他應用程序。

 

目前無人機領域主流的機器視覺硬件技術有：雙目機器視覺、紅外激光視覺、超聲波輔助探測等方式。

 

1、雙目機器視覺

 

shuangmujiqishijiaojiyusanjiaodingweiyuanli
，yurenyanduisanweishijiedehaiyuanyuanlileisi
，tongguobijiaolianggetongxiangshexiangtoupaishedehuamianzhongtongyiwutideshijiaochalaiquedingjuli，congercongerweituxiangzhonghaiyuanchusanweishijiedelitimoxing。

 

 

雙目機器視覺僅需兩個攝像頭
，但對計算能力的要求較高。

 

雙目機器視覺的門檻不在於根據視角信息α


、β和間距d解算距離L，而在於讓計算機能夠在畫麵中將物體從背景中“提取”出來。目前高通支持雙目機器視覺的無人機參考設計使用旗艦芯片Snapdragon 801/820，可見其對計算能力的要求之高。

 

對人眼來說將一個物體從背景畫麵當中區分開來是一件很自然的事情，但對於計算機就不同了：同一景物在不同視點的攝像機圖像平麵上的成像會發生不同程度的扭曲和變形
，要讓計算機模糊分割出物體，圖像分割算法需要做卷積/微分等大計算量運算；而無人機這種要求實時測距的場景下需要的總體計算性能就更高了。

 

2、紅外激光視覺

 

為了規避計算機視覺中識別物體的大量計算以及提高精度
，以Intel為代表的一批廠商使用了紅外激光視覺技術，如Intel RealSense機ji器qi視shi覺jiao模mo組zu。其qi基ji本ben原yuan理li見jian下xia圖tu，其qi測ce距ju原yuan理li與yu雙shuang目mu視shi覺jiao類lei似si，但dan識shi別bie對dui象xiang從cong物wu體ti替ti換huan成cheng了le打da在zai物wu體ti表biao麵mian的de紅hong外wai激ji光guang點dian。這zhe樣yang就jiu從cong根gen本ben上shang消xiao除chu了le物wu體ti識shi別bie的de計ji算suan需xu求qiu。

 

 

紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)視(shi)覺(jiao)的(de)必(bi)要(yao)代(dai)價(jia)是(shi)將(jiang)兩(liang)個(ge)攝(she)像(xiang)頭(tou)替(ti)換(huan)為(wei)紅(hong)外(wai)攝(she)像(xiang)頭(tou)，並(bing)增(zeng)加(jia)一(yi)個(ge)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)掃(sao)描(miao)器(qi)的(de)硬(ying)件(jian)成(cheng)本(ben)以(yi)及(ji)功(gong)耗(hao)。其(qi)中(zhong)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)掃(sao)描(miao)器(qi)由(you)一(yi)個(ge)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)發(fa)射(she)器(qi)和(he)MEMS掃描反射鏡組成，整體增加的硬件成本較高。

 

除了對計算量要求小以外，紅外激光機器視覺還具有兩大優點： 相比雙目

，其應用時間與範圍更廣，可在暗夜和照明條件不好的室內使用；相比雙目，其有著更高的測距精度，能夠精確還原物體的三維數據。

 

3、超聲波探測

 

超聲波測障是一種較為成熟的技術
，已廣泛使用在軍/民用多種應用場合之中。

 

超聲波的優勢在於能夠有效識別玻璃，電線等雙目視覺/紅外激光視覺無法準備測距的物體。

 

缺點在於精度較差，隻能用於探測障礙是否存在
，無法提取精確空間信息用作路徑規劃。

 

 

消費級無人機的核心應用就是基於無人機的航拍功能，而航拍功能對無人機係統要求最高的技術指標就是飛行的穩定性。

 

懸停定位技術所采用的技術手段主要有幾種：

 

1）GPS/IMU組合定位

 

2）超聲波輔助定高

 

3）基於圖像的光流定位技術

 

 

GPS/IMU定位的原理是較為傳統和成熟的定位方法。

 

GPS可(ke)以(yi)測(ce)得(de)無(wu)人(ren)機(ji)當(dang)前(qian)的(de)水(shui)平(ping)位(wei)置(zhi)和(he)高(gao)度(du)，飛(fei)控(kong)係(xi)統(tong)根(gen)據(ju)無(wu)人(ren)機(ji)位(wei)置(zhi)和(he)高(gao)度(du)相(xiang)對(dui)於(yu)懸(xuan)停(ting)點(dian)的(de)偏(pian)差(cha)對(dui)無(wu)人(ren)機(ji)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)控(kong)製(zhi)從(cong)而(er)實(shi)現(xian)定(ding)點(dian)懸(xuan)停(ting)。

 

然而，GPS信號更新較慢，而且GPS信號容易收到幹擾
，影響實際控製效果。因此工程實踐中引入了飛行器的IMU信息與GPS信號進行濾波，得到更為精確和更新率更高的位置、高度信息，這種模式還可以保證在GPS失常時，僅依靠IMU提供應急位置高度信息，但是因為僅利用IMUxinxijinxingweizhigaodujiesuanshi

，jiesuanjieguorongyifasan，yincizhezhongfangfajinshihezaikongkuangdehuwaijinxingxuantingkongzhi，erbingbushiyizaishineihuoyouxinhaozhebidehuanjingxiashiyong。

 

 

超(chao)聲(sheng)波(bo)測(ce)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)種(zhong)較(jiao)為(wei)成(cheng)熟(shu)的(de)測(ce)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)，能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)出(chu)與(yu)返(fan)回(hui)的(de)時(shi)間(jian)差(cha)
，測(ce)得(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)前(qian)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)的(de)距(ju)離(li)
，當(dang)無(wu)人(ren)機(ji)布(bu)置(zhi)有(you)下(xia)視(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)，可(ke)測(ce)得(de)較(jiao)為(wei)精(jing)確(que)的(de)距(ju)地(di)麵(mian)距(ju)離(li)，從(cong)而(er)輔(fu)助(zhu)實(shi)現(xian)定(ding)高(gao)控(kong)製(zhi)，但(dan)是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)輔(fu)助(zhu)定(ding)高(gao)對(dui)於(yu)水(shui)平(ping)位(wei)置(zhi)的(de)飄(piao)移(yi)控(kong)製(zhi)起(qi)不(bu)到(dao)作(zuo)用(yong)。

 

 

 

光流定位是采用圖像傳感器對傳感器所捕捉的圖像畫麵進行分析，間接解算得到自身位置
、運動信息的一種技術。

 

隨著圖像處理算法的演進和圖像處理硬件平台的發展
，使得這種算法的精度和實時性得到保證，從而得以在無人機係統上得到應用。

 

guangliudingweishiliyongtuxiangxuliezhongxiangsuzaishijianyushangdebianhuayijixianglinzhenzhijiandexiangguanxinglaizhaodaoshangyizhengendangqianzhenzhijiancunzaideduiyingguanxi
，congerjisuanchuxianglinzhenzhijianwutideyundongxinxideyizhongfangfa。yibaneryan，guangliushiyouyuchangjingzhongqianjingmubiaobenshendeyidong、相機的運動，或者兩者的共同運動所產生的。

 

在無人機應用中，無人機機身加裝對地的光流攝像頭
，根據所觀測到的地麵圖像來進行定位的，其原理可通過下圖進行理解：無人機在相對地麵移動時，其對地觀測鏡頭所拍攝到的畫麵會相對向反方向“移動”
，根據無人機距離地麵的高度（這也是光流傳感器都與對地超聲波傳感器成對出現的原因）以及對地觀測圖像中像素移動的量，即可推算出無人機相對地麵移動的距離。

 

當(dang)無(wu)人(ren)機(ji)采(cai)用(yong)光(guang)流(liu)定(ding)位(wei)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)自(zi)身(shen)位(wei)置(zhi)確(que)定(ding)後(hou)，即(ji)可(ke)采(cai)用(yong)通(tong)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)實(shi)現(xian)水(shui)平(ping)麵(mian)和(he)高(gao)度(du)上(shang)的(de)定(ding)位(wei)。目(mu)前(qian)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)光(guang)流(liu)技(ji)術(shu)，基(ji)本(ben)上(shang)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)室(shi)內(nei)環(huan)境(jing)的(de)穩(wen)定(ding)懸(xuan)停(ting)
，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)累(lei)積(ji)，仍(reng)然(ran)會(hui)有(you)十(shi)幾(ji)厘(li)米(mi)到(dao)幾(ji)十(shi)厘(li)米(mi)範(fan)圍(wei)的(de)飄(piao)移(yi)。不(bu)過(guo)，這(zhe)種(zhong)低(di)頻(pin)率(lv)
、小幅度的位置改變對於航拍來說，是可以接受的。

 

 

 

對(dui)於(yu)航(hang)拍(pai)無(wu)人(ren)機(ji)來(lai)說(shuo)，一(yi)個(ge)新(xin)的(de)趨(qu)勢(shi)是(shi)采(cai)用(yong)跟(gen)蹤(zong)拍(pai)攝(she)模(mo)式(shi)，即(ji)對(dui)無(wu)人(ren)機(ji)設(she)置(zhi)一(yi)個(ge)興(xing)趣(qu)點(dian)


，無(wu)人(ren)機(ji)則(ze)自(zi)動(dong)對(dui)興(xing)趣(qu)點(dian)進(jin)行(xing)跟(gen)蹤(zong)拍(pai)攝(she)
，這(zhe)是(shi)無(wu)人(ren)機(ji)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。

 

目前的跟蹤拍攝技術主要分為兩種：

 

1）GPS跟蹤；

 

2）圖像跟蹤。

 

 

GPS跟(gen)蹤(zong)技(ji)術(shu)較(jiao)為(wei)簡(jian)單(dan)，即(ji)被(bei)跟(gen)蹤(zong)者(zhe)需(xu)手(shou)持(chi)遙(yao)控(kong)器(qi)，並(bing)獲(huo)得(de)自(zi)己(ji)當(dang)前(qian)位(wei)置(zhi)的(de)衛(wei)星(xing)定(ding)位(wei)信(xin)息(xi)，之(zhi)後(hou)將(jiang)此(ci)信(xin)息(xi)發(fa)送(song)給(gei)無(wu)人(ren)機(ji)，無(wu)人(ren)機(ji)以(yi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)目(mu)標(biao)位(wei)置(zhi)作(zuo)為(wei)目(mu)標(biao)
，並(bing)進(jin)行(xing)導(dao)航(hang)。

 

GPS跟蹤是一種比較初級的跟蹤的方式，市場上大部分無人機均采用這種方式。

 

 

圖像跟蹤技術是無人機根據所設置的興趣點的圖像特征，完全根據圖像信息完成目標的跟蹤，這涉及到了對目標對象的圖像識別、圖像跟蹤，尤其是在目標運動場景中，圖像背景變化較、目標形態變化較大的情況下，對目標準確的跟蹤需要運用到深度學習技術，是當前人工智能的一個熱點研究方向。

 

 

無人機的飛行安全一直是關係到無人機大規模商業應用的核心問題
，如何感知到障礙物

、並且自主的規避障礙物是無人機飛行安全領域最前沿的研究課題。

 

隨著無人機的自主飛行、跟蹤飛行的大規模商業應用，無人機在自主航拍
、跟拍的過程中對自主避障的功能要求變得更加迫切。

 

目前主要采用3種不同的避障技術：

 

1）基於超聲波探測的避障
；

 

2）基於激光雷達的壁障技術；

 

3）Realsense單目+結構光探測避障。

 

 

zhezhongjishuleisiyuchuantongdedaocheleidaxitong，genjuchaoshengbotance，huozhizhangaiwujulixinxi
，ranhoucaiyongxiangyingcelvebikaizhangaiwu，qitedianshitancejulijin，tancefanweixiao，danshifangfafeichangchengshu
，shixianrongyi。

 

 

zhezhongjishushijiyushuangmushijiaodetuxiangjingshenzhonggoufangfa，duishichangneidejingwujinxingjingshenzhonggou
，tongguojingshenxinxilaipanduanshichangneidezhangaiwuqingkuang，tancefanweigengguang、距離更遠，相應安全性更高，但是技術難度大
，而且會受到光照強弱變化的影響。

 

 

 

這種技術依靠的是無人汽車上應用較多的激光雷達技術對無人機周邊的環境進行掃描
，並進行地圖建模。

 

 

RealSense是Intel公司早先發布的視覺感知係統。它采用了“主動立體成像原理”，模仿了人眼的“視差原理”，通過打出一束紅外光，以左紅外傳感器和右紅外傳感器追蹤這束光的位置，然後用三角定位原理來計算出3D 圖像中的“深度”信息。通過配有深度傳感器和全1080p彩色鏡頭
，能夠精確識別手勢動作、麵部特征、前景和背景，進而讓設備理解人的動作和情感。據Intel方麵對外透露的數據，Realsense的有效測距可達10米。

 

 

無人機航拍的核心技術之一就是無線圖像傳輸，傳輸的能力大小是對無人機航拍能力衡量的一個重要因素。

 

 

無人機航拍技術其實可以簡單地按照字麵的“無人機”+“航拍”拆分為2點：

 

1、影像拍攝技術，也即成像以及圖像處理技術
；比如像素數
、光圈大小等

，但是攝像頭模組上影響成像質量的參數還有許多：單個像素尺寸、傳感器技術
、鏡片組技術
、ISP技術等。

 

2
、無人機平台技術
，主要指為航拍提供穩定的航拍環境的機身控製技術。

 

影像拍攝技術：目mu前qian市shi場chang上shang的de影ying像xiang拍pai攝she方fang案an，都dou是shi對dui幾ji個ge大da品pin牌pai主zhu流liu的de攝she像xiang頭tou模mo組zu的de集ji成cheng應ying用yong
，無wu人ren機ji生sheng產chan廠chang商shang在zai這zhe一yi方fang麵mian沒mei有you太tai多duo的de技ji術shu空kong間jian，而er且qie因yin為wei技ji術shu發fa展zhan已yi經jing比bi較jiao成cheng熟shu
，不bu同tong產chan品pin方fang案an之zhi間jian差cha距ju並bing不bu大da。

 

無人機機載平台穩定技術：是指除了飛行導航、控製等無人機自身飛行技術以外，為無人機實現穩定航拍平台保障的相關技術。這種技術是影響到成像質量最關鍵的因素。

 

穩定的拍攝平台的意義：

 

在拍攝視頻時，畫麵的抖動、傾斜都會嚴重影響畫麵的流暢度和美觀度；

 

在拍攝照片時
，尤其是弱光情況下，如果曝光時間較長，機身的抖動會引起畫麵的模糊；若減少曝光時間，則需要提高感光度，噪點增多，影響畫質。因此，機身的穩定對於拍攝來說至關重要。

 

影響機身穩定的主要因素：

 

按照當前四旋翼無人機的典型情況，可以將對於機身位置、姿態造成擾動的幾個因素歸結如下：

 

1、懸停定位不精確造成的水平位置以及高度的飄逸；

 

2、機體作動時的機身傾斜與抖動；

 

3
、電機震動
、突風等帶來的幹擾。對於不同類型的擾動
，無人機係統上采取了不同的策略進行應對。

 

對於水平以及高度的飄移，在室外，也即GPS信號良好的情況下

，無人機會主要根據GPS信號進行定位。但是限於民用GPS係統自身的精度有限且更新頻率較低，單純依靠GPS係統進行定位較為困難，通常無人機還會引入慣性模組進行組合定位。

 

當處於室內或者GPS信xin號hao接jie收shou受shou限xian的de情qing況kuang下xia

，無wu人ren機ji係xi統tong還hai采cai用yong對dui地di攝she像xiang頭tou進jin行xing光guang流liu定ding位wei。光guang流liu定ding位wei是shi一yi項xiang近jin年nian來lai興xing起qi的de基ji於yu圖tu像xiang的de定ding位wei方fang式shi，在zai距ju離li地di麵mian較jiao近jin時shi，使shi用yong效xiao果guo良liang好hao。

 

 

如果說位置的飄移屬於慢動態的擾動，那麼無人機機動時所引起的機體傾斜
、抖動則是高頻擾動因素，對於畫麵的影響十分顯著。

 

當無人機需要進行位置移動時，四旋翼機身姿態必須做出較大調整，尤其是在機動剛發生時
，機身姿態出現了40度的調整。

 

duiyujishenzaishuipingfangxiangyidongshisuodailaidejitiqingxie，yijijitizuodongshidedoudongdengganraoyinsu，duituxiangpaishexiaoguoyingxiangjiaoda，bixutongguoguazaiwendingyuntaidixiaoyingxiang。

 

對於電機震動、突(tu)風(feng)擾(rao)動(dong)等(deng)因(yin)素(su)，考(kao)慮(lv)到(dao)其(qi)屬(shu)於(yu)較(jiao)高(gao)頻(pin)擾(rao)動(dong)
，可(ke)采(cai)用(yong)空(kong)心(xin)橡(xiang)膠(jiao)球(qiu)彈(dan)簧(huang)進(jin)行(xing)高(gao)頻(pin)震(zhen)動(dong)濾(lv)除(chu)
，即(ji)可(ke)取(qu)得(de)較(jiao)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。對(dui)於(yu)突(tu)風(feng)等(deng)幹(gan)擾(rao)，由(you)於(yu)其(qi)形(xing)式(shi)、大小均存在較大的隨機性
，很難保證完全消除影響，隻能考慮結合雲台、光流等多種形式對其影響進行抑製。

 

 

最(zui)後(hou)
，不(bu)能(neng)忽(hu)略(lve)的(de)一(yi)個(ge)技(ji)術(shu)是(shi)電(dian)子(zi)穩(wen)像(xiang)技(ji)術(shu)。電(dian)子(zi)穩(wen)像(xiang)技(ji)術(shu)是(shi)在(zai)不(bu)借(jie)助(zhu)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，通(tong)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，感(gan)受(shou)機(ji)體(ti)運(yun)動(dong)，從(cong)而(er)在(zai)顯(xian)示(shi)畫(hua)麵(mian)上(shang)對(dui)圖(tu)像(xiang)進(jin)行(xing)剪(jian)裁(cai)
、拚接的修正，從軟件的角度，一定程度上實現了圖像穩定的意圖。

 

 

雲台對於抑製機身的主動傾側、被動幹擾等影響航拍效果的擾動起到了重大作用。

 

一般說的機載雲台通常都是三軸雲台。如下圖所示
，三軸雲台的“三軸”分為俯仰、偏航、gunzhuansangezhou，yechengsangeziyoudu，fenbieyouyigedianjijinxingkongzhi。yejishexiangtouzaisanziyouduyuntaidekuangjiashangtongguodianjidekongzhi，keyishixianyuwurenjisangeziyoududejieou（值無人機的：俯仰、偏航、滾轉三個自由度），起到隔離
、抵消無人機運動影響的作用。

 

三軸雲台技術主要包含部分內容：1、運動敏感

；2、抵消控製。

 

運動敏感：需要安裝在最內層的攝像頭部分能夠感知到攝像頭的姿態偏差。通常會安裝一個三自由度陀螺儀。

 

抵消控製：即當敏感到攝像頭要偏離設定的姿態（一般是水平狀態）時，通過電機施加反向的運動
，抵消運動變化。

 

從以上角度來看，傳感器的精度、頻率以及電機輸出的精度
、功(gong)率(lv)大(da)小(xiao)
，控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)的(de)性(xing)能(neng)都(dou)對(dui)最(zui)終(zhong)效(xiao)果(guo)起(qi)到(dao)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。不(bu)過(guo)從(cong)目(mu)前(qian)的(de)產(chan)品(pin)技(ji)術(shu)來(lai)看(kan)
，隻(zhi)要(yao)配(pei)備(bei)了(le)三(san)軸(zhou)雲(yun)台(tai)的(de)無(wu)人(ren)機(ji)在(zai)航(hang)拍(pai)方(fang)麵(mian)基(ji)本(ben)不(bu)存(cun)在(zai)太(tai)大(da)使(shi)用(yong)感(gan)受(shou)上(shang)的(de)區(qu)別(bie)。

 

單從功能上來說
，比較關鍵的幾個因素是1、雲台與機身隔離度的高低
；2
、雲台可控的角度範圍；3、響應的快慢；4
、精度的高低。

 

 

 

位移補償：即使采取了較好的GPS+光流定位技術

，無人機在定位懸停拍攝時，還是會出現較大幅度的飄移
，幅度大概為0.3m左右，當發生位移後，畫麵中心會有那麼為了進一步保證畫麵的穩定，就必須引入機械雲台對畫麵進行穩定。

 

通tong過guo簡jian單dan的de幾ji何he計ji算suan可ke以yi看kan出chu，當dang相xiang距ju被bei拍pai攝she物wu體ti距ju離li較jiao近jin時shi
，水shui平ping飄piao移yi對dui畫hua麵mian影ying響xiang較jiao大da。但dan是shi當dang距ju離li被bei拍pai攝she物wu體ti較jiao遠yuan時shi，影ying響xiang較jiao小xiao。這zhe時shi，僅jin需xu要yao雲yun台tai偏pian轉zhuan較jiao小xiao的de度du數shu既ji可ke修xiu正zheng畫hua麵mian偏pian移yi，使shi得de被bei拍pai攝she物wu體ti重zhong新xin回hui到dao畫hua麵mian中zhong心xin。

 

姿態補償：相比於無人機位置的移動，無人機自身姿態的擾動對畫麵影響更為劇烈。當相距被拍攝物體距離較近或較遠時，影響均較大。

 

 

你可以坐在電腦前，然後隻需輕點一下鼠標

，便能夠讓無人機出動到達另一個領空甚至是國度。

 

原理其實很簡單，整套係統需要有兩個4G接入點，一個接入點在無人機上
，另一個在控製器上。PCtongguowuxianwangluolianjiexiangwurenjifachuzhiling，kongzhiwurenjidefeixingluxian，tongshiwurenjihuijiangneizhideshexiangtoupaishedegaoqingshipinfasonggeiyonghu，yonghuzaijiankongzhouweihuanjingdetongshi，ketiaozhengwurenjidefeixingluxian。

 

本文轉載自傳感器技術mp。