無人機(jī)點(diǎn)穴大法! 懸停、自穩(wěn)技術(shù)解析
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新的一年開始了,眼前總會(huì)浮現(xiàn)一些過往回憶。比如我就回想起我的搞機(jī)年代始于一臺(tái)DIY的四旋翼,因?yàn)闆]有裝GPS模塊,所以一直都在飛「姿態(tài)模式」——依靠內(nèi)部的IMU(慣性測量單元,實(shí)際上就是一組陀螺儀+加速度計(jì)傳感器)來識(shí)別自身的飛行狀態(tài)和相對(duì)位移。
那么,今天我就結(jié)合自身經(jīng)歷,來給大家梳理一下這個(gè)多軸機(jī)看似“入門”的技術(shù)——懸停。
沒有懸停會(huì)怎樣?
早幾年接觸多軸,自己組裝一臺(tái)成為很多玩家的選擇。
既然是DIY那么組裝的靈活度很高,很多預(yù)算不多、又只想玩票體驗(yàn)無人機(jī)的玩家(像我)則不會(huì)配備完整的機(jī)體,比如動(dòng)輒2k出頭的GOPRO(硬掛山狗一時(shí)風(fēng)行)和三軸云臺(tái),甚至動(dòng)輒幾百上千的GPS模塊也不會(huì)配備。
上面那個(gè)就是經(jīng)典的NAZA哪吒GPS模塊:
“飄”是常事,時(shí)刻都不能放過飛機(jī)的一點(diǎn)動(dòng)靜,隨時(shí)遙控做出反饋來操控,時(shí)常手忙腳亂。
“飄”大概就是這個(gè)樣子:
新手的內(nèi)心是一個(gè)字:
沒有GPS信號(hào),無人機(jī)可以依靠自身的IMU(慣性單元)來實(shí)現(xiàn)姿態(tài)飛控模式,憑借飛控員的手動(dòng)操作,讓它到達(dá)預(yù)定位置進(jìn)行懸停,然而效果因人而異。
可想而知,自主懸停是多么的重要,炸雞就成了常事。
航拍攝影是不用想了,因?yàn)榘踩w行才是首要任務(wù)。
此時(shí)還沒有懸停的概念,所以,我把這個(gè)階段稱為蠻荒年代。
后來接觸到精靈3s,第一次飛起來后穩(wěn)定的懸停著實(shí)震驚了我。
此時(shí)已經(jīng)可以安心航拍創(chuàng)作了,我可以自由去構(gòu)圖,再也不必?fù)?dān)心飛機(jī)“飄來飄去”了,這一切都要?dú)w功于GPS技術(shù)。
精靈3s底部是這個(gè)樣子,沒有下視:
圖片來自網(wǎng)絡(luò),侵刪。
說說這一階段自主懸停的原理,高度是通過氣壓計(jì)(高度會(huì)影響大氣壓的變化)來測量的而水平位置的座標(biāo)則由GPS模塊來確定。
當(dāng)然,GPS也可以提供高度信息,但對(duì)于主流的無人機(jī)來說,更傾向于使用氣壓計(jì),因?yàn)榈统杀镜腉PS的數(shù)據(jù)刷新率太低,在高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候數(shù)據(jù)滯后會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)高度跌落。
當(dāng)無人機(jī)受到外界影響,高度有升高或者降低的趨勢(shì)時(shí),控制單元就調(diào)節(jié)馬達(dá)的功率進(jìn)行反方向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償;如果無人機(jī)有被風(fēng)橫向吹離懸停位置的趨勢(shì),控制單元可以啟動(dòng)側(cè)飛模式與之抵消——這些反應(yīng)都是比較快的,只要外界影響不是大得離譜(專業(yè)多軸無人機(jī)一般抗四級(jí)風(fēng)沒有問題),專業(yè)的無人機(jī)都可以應(yīng)付,你所看到的就是它穩(wěn)穩(wěn)地定在那里沒有動(dòng)。
精準(zhǔn)懸停
Parrot率先推出了下視光流定位技術(shù),配備這項(xiàng)技術(shù)的機(jī)器在GPS自穩(wěn)基礎(chǔ)上有了很大提升。
前期回顧請(qǐng)戳:Bebop 2測評(píng)
緊隨其后的精靈3a和3p,也同樣配備了下視系統(tǒng),室內(nèi)(無GPS環(huán)境)懸停成為可能。
后來精靈4及MavicPro的雙目立體視覺技術(shù),則把精準(zhǔn)懸停帶到一個(gè)新的高度,硬件上配備了下視雙目和前視雙目,讓懸停更加穩(wěn)定。
下視雙目可以構(gòu)建三維深度信息,前視雙目還能輔助觀測環(huán)境計(jì)算當(dāng)前位置信息,由此實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)懸停。
地下車庫拉著走然后自動(dòng)回到原地:
測評(píng)請(qǐng)戳:飛哥力作,Mavic“御”測評(píng)終于來了!
懸停的意義
本文在討論無人機(jī)時(shí),是在討論航拍。
懸停的真正意義在于航拍。
飛機(jī)自主懸停在空中,操作者才能自由從容的操控相機(jī)來拍攝。說到底,這才是最根本的需求。
比如,夜景光線不足,需要拉長曝光時(shí)間,曝光時(shí)間一長則是考驗(yàn)無人機(jī)穩(wěn)定的時(shí)候,飛機(jī)一飄就會(huì)糊。
大概就是這個(gè)樣子:
當(dāng)然,對(duì)于大多數(shù)玩家來說,懸停對(duì)于新手的心理安慰才是最重要的。
試想,大多數(shù)新手都是緊張的,若飛在空中的飛機(jī)能穩(wěn)定懸停,那是要省去多大的心理負(fù)擔(dān)啊。
精準(zhǔn)懸停之后隨之出現(xiàn)了降落平地檢測和三腳架模式等更加智能的功能,都為新手鋪平了搞機(jī)道路。
特地梳理一下市面上主流無人機(jī)懸停技術(shù)相關(guān)的硬件信息:
說到底,懸停并不是哪一個(gè)部件所能達(dá)成的,不管是GPS、前視、下視等等,有越多傳感器來獲取飛行位置信息,才能實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的懸停。
明晰了原理,就可以更好的結(jié)合自己手中的機(jī)器來創(chuàng)作吧,祝大家爽飛。
最后說一句,技術(shù)只是輔助,鍛煉好自己的操控技能更加重要。
春節(jié)假期結(jié)束了,看著硬盤里一大堆素材無從下手?
(審核編輯: 林靜)
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