遥控多轴航拍器的使用及其效果.doc

遥控多轴航拍器的使用及其效果.doc 遥控多轴航拍器的使用及其效果 摘 要 文章介绍遥控多轴航拍器，对其原理、结构、特点等进行了讨论，同时对其优缺点和使用其进行航拍所要注意的事项进行了，对其使用效果、使用领域和广阔前景也作了说明。 关键词 遥控多轴航拍器简介;航拍器使用;遥控航拍注意事项 中图分类号:V355.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)16-0075-01 本文涉及的遥控多轴航拍器(以下简称“航拍器”)是近年来出现的轻型航拍搭载平台。航拍器使获取空中航拍图像更为方便快捷，航拍成本也大为下降。 1 有关航拍器 从外观上看，航拍器很像个大蜘蛛，每条腿上有一个提供升力的旋翼。大肚子是动力系统和摄影器材搭载云台。航拍器用多个动力输出轴，带动多个旋翼，产生升力。根据搭载重量和航程的距离，有四轴、六轴、八轴或更多轴旋翼航拍器之分。 航拍器为更好的重载，机体采用了航空铝材和高强度碳纤维，结构强度高，自量较轻包括电池的重量一般为3-6千克。载重一般为4-10千克。 航拍器以锂电作为飞行动力。在空载情况下机载电池组提供的续航时间一般在20分钟左右，搭载负重5千克时，续航时间一般为10分钟。机载电池组的更换简单方便快捷。航拍器工作飞行高度一般为相对高度200 米至400米之间，最高可升至800米。正常起降时的限制风速低于4级。 航拍器可以垂直升降或平飞，控制系统通过位置传感器得到位置数据，经微处理器和微电自控系统调整旋翼转速，并对各旋翼转速搭配组合，以控制飞行和稳定机身。 航拍器的遥控系统分为移动控制器和地面站控制系统。航拍器接受遥控信号的距离一般为1000米。可以根据遥控器的功率和操控距离选择遥控器人工直接操控，或利用专用地面站(分单点地面站和多航点地面站)导航进行自动飞行控制，还可以通过航拍器自带的GPS定位系统来完成自主飞行、自动悬停、自动返航等。遥控系统同时具有数传电台、超视距控制和无线图像实时传输等功能。 航拍器实际运行中，会产生一定的震动，这种震动会影响摄像机，使所拍画面抖动，虚化等。为此，航拍器加装了减震系统，利用弹簧和胶垫等消除飞行震动对摄影机的影响。航拍器三轴陀螺云台用于固定摄像机，同时也接受遥控指令，完成水平、俯仰等方位和角度的转动。在一定程度上，三轴陀螺云台也可起到稳定摄像机，保持拍摄方向和角度的作用。 2 航拍器的优缺点 从遥控航拍领域来看，航拍器与其他遥控飞机、直升机相比，有着整体简单、电气件一体化、机械结构坚固的特点。航拍器操控相对简单，有智能失控保护，拍摄的风险较低。航拍器拆卸折叠后体积小，运输携带方便。在使用和拍摄转场中能快速拆装、即插即用，减少了大量现场安装调试的时间。 航拍器在操控方面简单易学，经过一定的实践就能掌握飞行的遥控操 作。搭载摄像器材后整套系统一般分为两人操作，一人控制飞行高度和路经，另一人控制云台，调整拍摄方位和角度，监控取景摄取画面。航拍器使用锂电池组为动力，升空飞行稳定。飞行噪音低，吸引关注力小，干扰少。 控制灵活能进行精确悬停定位。起飞和降落仅需要一小块平坦的地面，所以比较适合在城市、旅游区域等有人群的地方使用。航拍器在超低空航拍时，优势更为明显，可以在大摇臂达不到的高度拍摄。在相对高度100米到300米的工作飞行区间，再配用短焦距的广角镜头，视野涵盖范围可以满足绝大部分画面的拍摄要求。 航拍器需要的专业人员少，器材轻便，使用和购买的费用都不是太高，这对于预算不太大的航拍而言，比较合算。其飞行的高度有限，不会影响到民航(限制高度600米)，不必申报航空管制。这些也是航拍器的优点。 需要注意的是，航拍器毕竟属于轻型无人遥控器材，有一定的工作范围。几百米的升空高度，十几分钟的航程，都制约着其航拍范围(包括加有地面站)。另外在动力续航，遥控信号传输等方面也会有意外情况，所以不宜搭载贵重摄影器材。好在目前普及的众多数码单反相机已达到高清，价格也不算昂贵。如索尼NEX-7微单相机像素为2400万以上(传感器略小)，录像分辨率为1920X1080(像素)。再如佳能5D-II单反相机，全画幅感光元件，传感器尺寸为35.9X24.0mm，录像使用Full HD格式，分辨率为1920X1080(像素)，拍摄的图像完全可以满足高清电视广播级的播出标准。 航拍器平飞速度较慢，如果在100米以上拍摄全景时会出现速度不足 的感觉，画面出现长时间停滞不动的现象，缺少航拍纵览全景的流动感，所以在广袤空旷的地域进行长距离、需快速航拍时不宜使用。如果使用较重的电影摄影机拍摄也不能使用航拍器。 3 航拍器的使用 航拍从俯瞰视角度展现了自然地貌，人文地理，城市风光等景物，鸟瞰的视角使常见的景物形象别具一格。俯拍的景物结合其周围的俯视景观能增加画面的感染力。可以在近距离拍摄高处物体的细节(如斜拉桥钢索、广播塔);可以在狭小的地方飞行，穿过山涧、隧道，建筑的门和大窗户等;可以追踪跟拍运动物体;展示超低空的镜头效果，拍出具有强烈视觉冲击的动态画面。 航拍器轻便灵活，近距离靠近目标物拍摄可以发挥其优势，飞行速度较慢应避免高空的地面全景拍摄。要注意使用参照物，利用远近景物的对比加强镜头的运动感和纵深感。运用环绕、升降(仰飞和俯冲)、侧面或顶端掠过、穿越、悬停等手法或这些手法结合拍摄具体景物，可以获得很好的效果。 航拍器在空中拍摄时应选择大气透明度高的天气和时间。不是特殊需要，操作时不要迎着阳光方向拍摄，防止镜头进光。避免有风的天气使用。注意事先查看拍摄路径上方的电线、树枝或其他障碍物。在环拍建筑物时，注意合理设置遥控地面站，或采用地面车辆跟随遥控的方式，避免失去控制。 航拍之前还应调整好摄像机。确定镜头焦距、光圈，使用电子快门提高速度。根据空中情况预设白平衡微调等。 目前航拍器的搭载拍摄已广泛使用在城市及企业形象宣传片、大型户外活动、旅游景区、晚会体育、广告MV、电视剧等方面。此外在区域规划设计、农田林网监测，制作测绘鸟瞰图等方面也有一定的应用。除专业使用外，广大摄影爱好者借助航拍器便捷的飞行实现自己航拍的愿望，已经实现。更多更好的航拍摄影作品必将出现在航拍器的旋翼之下。 参考文献 [1]杨庆华，宋召青，时磊.四旋翼飞行器建模、控制与仿真[J].海军航空工程学院学报，2009，9，24(5). [2]刘羽峰，宁媛.六轴旋翼碟形飞行器控制系统软件设计及仿真研究[J].计算机控制与测量，2011，9(15).