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    航拍技术介绍

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  • 航空摄影的历史 

      为了使更多的人饱赏大好山河的辽阔壮观,在航空摄影发展的历史上,法国人纳达尔乘坐汽球,跳出山外,飞向高空,于一八五八年十二月拍摄了世界上第一幅航空照片(也叫鸟瞰照片),开创了空中摄影之祖,纳达尔是法国历史上著名的摄影师,他经过数次空中摄影失败之后,在一八五八年十二月的一天,他又在汽球上进行了一次拍摄鸟瞰照片的试验,这天,在巴黎的城郊,他又乘坐汽球升到了空中,但是由于吊蓝的东西过重,汽球渐渐下降.为了得到试验的成功,他除了拍摄器材和化学药品外,其它的东西都丢下去了,就连他自己穿的厚衣服也丢下去了.汽球吊蓝的重量减轻之后,才慢慢上升,升到了一定的高度,那时的摄影还是老式的湿版照相机,过
    程是很复杂的,必须在吊蓝的暗室里,从涂制咸光板到拍摄、冲洗等,、这一系例过程,必须在二十分钟内全部完成才行。 为了这一目的,纳达尔的大胆创新、精神和顽强的毅力,终于在一八五八年十二月的一天,试验成功了。在航空摄影的历史上,他进行了第一次空中摄影的伟大创举,把人们的幻影变成了现实。

      在纳达们之后,又有一些人们拍摄了航空照片,然而,在那个时代,航空摄影却没有给人们留下什么深刻的印象。比起其它的历史照片,航空摄影的历史照片真是少得可怜。这些航空摄影的历史照片,有的是摄影者乘坐汽球拍摄的(象纳达尔那样),有的去是风筝带照相机拍摄的。他们历尽风险,倍尝苦头,虽所获甚少,但却为航空摄影的发展史开创了可贵之路。从现在的资料中能查到的有:

    一八六O年十月,J?W?布赖克在美国马萨诸塞州波士顿上空拍摄这个地区的鸟瞰照片。他使用的照相机和拍摄放法没有记载,虽是鸟瞰照片,但取景方式却有一定的倾斜度,画面大部份是房屋,在整个画面的上部,有五分之一的空间,采用的是顶逆光,层次丰富,清晰度强,有立体感。他是世界上现存最早的航空照片之一,也是航空摄影中,用倾斜取景方式,反映物体三度空间较早的照片之一。此照片收藏在美国国会图书馆。

      一八八五年六月,戛士顿?梯山第尔和杰士克士?杜康合作,在巴黎上空二千英尺高的汽球上,拍摄了巴黎一角的照片.他们当时采用的是垂直取景方式,使垂直取景成为空中摄影用来研究地面的最有效的最有效的取景方式之一.拍摄上述图片时,杜康用的是56厘米的镜头和13X18厘米的干片,快门是用橡皮球操纵的,快门速度约为1/50秒左右,此照片收藏在乔治?伊斯纪念馆国际摄影博物馆,它成为最早的航空摄照片之一。
      一九O六年,C?R?劳伦士从空中拍摄了一些旧金山地震和火灾的照片。这年,由于大地震引起的大火灾,使旧金山变成了一片废墟,C?R?劳伦士用十七只风筝吊着一架巨型照相机,从空中拍摄了一组地震与火灾的航空照片,他摇篮的也是垂直取景方式,照片的细节十分清晰。这架巨型照相机的底片尺寸为18 3/4X48英寸,这是航空摄影史上前所未有的大尺寸底片。劳伦士称这种用十七只风筝吊着的装置为”组合式空中飞船”。现收藏在美国国会图书馆的这组照片,就是当年劳伦士用这种”组合式空中飞船”拍摄的。

      第一张从飞机上拍摄的照片,大概是一位法国人,因为他拍摄的是法国勒曼以东七英里的阿沃尔炮兵阵地的照片。但他的名字和拍摄时间已经找不到了,我们民知的是这位没有留下姓名的先行者所乘坐的飞机,就是著名的飞机设计师W?赖特本人设计并驾驶的一架轻质飞机。

      由于摄影器材的不断改革,到一九三O年,新的感光染料使胶片的感光度有了很大的提高。在黑白感光片的基础上,随后便产生了彩色感光片。用彩色感光片拍摄的照片,能再现景物原来本色。彩色胶片的出现,又使摄影感受光材料有了进一步的发展,于是在一九三八年,就有人在阿拉斯加上空拍摄了第一批专业彩色照片。至此,航空摄影史上的彩色摄影也就问世了。     
     
      我国航空摄影的现状

       目前,我国航空摄影相比国外,其发展相对滞后。究其原因有如下几点:

      1.我国的航空管制的限制:据《航空法》规定,我国的领空是不开放的,任何组织单位或个人的飞行都需向空军或民航审批,其难度相当大。而且,对申报主体资格限制也相当严格。在北京只有北京电视台、中央电视台这样的单位才能得到批准。外省市管理相对要松一些,但一般的单位或个人也很难办到。同时,载人飞行器的最低高度在500米以上。

      2.飞行器的管理:在我国租用飞行器的程序也相对比较复杂,通用航空的机场、飞机也非常少,不是随便在什么地方都能租到。

      3.价格昂贵:正常程序的飞行器租赁时间从起飞开始计算直至着陆,其间包括转场飞行时间、拍摄飞行时间。如果由于天气或其他原因造成拍摄无法进行费用是照收的。更麻烦的是飞行的申报手续还需要重新办理。
      随着经济的发展,对航空摄影的需求也越来越大,航空摄影的前景是有目共睹的!

      航空摄影的应用领域

      我们的服务领域主要涉及城区发展 、房地产开发、土地规划、大企业厂房、公共事业、科学考察、各政府部门、旅游、大型活动、娱乐场所、广告制作、空中巡逻等 。也就是说无论是市区、水面、山区、林地、田野的低空现场,我们都可以实施任务,空中摄影将特别显出其效用。

      采用遥控飞行器的优势

      1.遥控航空摄影的的作业现场许多是载人飞行器无法到达的空域、高度或危险地区。

      2.飞行费用只相当于载人飞行器的几分之一。它体积小,动作灵活,可做超低空视距飞行,某些作业是载人飞行器增加费用投入也办不到的。

      3.飞行审批手续简单。例如,利用最大的遥控飞艇在城市上空航拍,按规定也只需到气象部门报批,在城市外飞行,由于它属于遥控飞行器,基本不用审批(机场、特殊地区除外)。遥控直升机等其他飞行器由于尺寸很小,不需审批。

      4.机动灵活,选择最佳的视角得心应手;对起降场地要求较低。

      5.无人驾驶飞行器安全性能好。

      航空摄影的拍摄费用

       大家都认为航空摄影费用大。的确,采用载人飞行器进行拍摄时的收费是一般客户难以接受的。而我们所用的空摄系统由于是无线电遥控的,不需要载人飞行器那样昂贵的造价 、折旧、场租和庞大的维护保养费用,这就决定了我们的成本要大大降低。 2006年我们只用了半天时间,共计2个飞行架次即完成了大连起重重工集团泉水基地的摄影任务。其成本与效益相比,您可以很容易估算出来。

      遥控航空摄影的拍摄质量如何

      我们会根据客户的具体要求和用途提供不同的载体。例如,要求空摄时间短、机动性强,300米以下或超低空拍摄,我们建议采用空摄直升机,价格较低;如果客户要求 大面积,长时间滞空的300以上高度拍摄,需随时变化机位,我们建议采用空摄飞艇。

      以上飞行器本身和所配备的云台均安装有专用减震机构;同时高性能的数字稳定陀螺仪使画面稳定性能得到保证。

      配合微波图像实时传输设备,地面工作人员可准确捕捉拍摄目标,确保空摄的准确性。在器材选择上,我们准备有专业相机以及3CCD数码摄像机,以满足用户的要求。

      一直以来,我们为大型客户的技术服务都得到了广泛的好评和认可,即往的摄影和视频样片就是优秀品质的证明。

      遥控飞行器可搭载的拍摄器材

      飞行的有效载荷不同,理论上1-4KG(不含附件重量)的器材都可搭载。我们建议选用6*9以下的传统(最好能电动卷片的传统相机)或数码相机(CANON D系列最理想)。

      航空摄影与地面摄影侧重点和特点有不同之处。由于拍摄高度和距离较大,一般将焦距调至无限远;同时,飞行器移动是非常方便的,尽量选用定焦头,以确保成像质量。而且,采用视频传送图像,其清晰度不如眼睛直接观察好,所以在空中调焦意义不大,构图完美即可。

      日常拍摄时,很少选用大篇幅相机,尤其是1平方公里以上的平面图。如果选用大篇幅相机要拍下全部,其拍摄高度简直不可能,即使能拍其细节表现、变形、雾气都会不理想。远不如用数码相机低空拍摄,拍摄照片数量多,效率高;拼接后的信息量比大篇幅要大得多,各部分表现也非常好。如果使用大篇幅的相机,只有在拍摄要求很高的鸟瞰图时,才用飞艇来实现。

      遥控直升机航拍作业心得

      1.安全:航拍风险是很大的,特别是多次发生航拍坠机的伤亡事故后,从上至下都心有余悸。遥控航拍使风险降到可以承受的水平。

      2.低成本:租用价格相对较低;飞行器现场起降,不存在转场问题;非载人飞行,特别是直升机体积小、飞行高度低,使飞行审批手续简单易办。

      3.效率高:现场回放,可即时重拍;飞行时间基本是有效拍摄时长;工作现场集中,便于统筹安排。

      飞艇的历史 

      飞艇有推进装置,可控制飞行的轻于空气的航空器。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(氢气或氦气)借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。1852 年法国吉法尔制成一艘装有蒸汽机 的飞艇 。1900年德国人齐伯林制造了第一艘硬式飞艇(艇体由刚体骨架外罩蒙布或薄铝皮构成),它广泛用于军事,并开创了飞艇商业飞行的历史。飞艇体积大、速度低、不灵活,因而极易受到攻击。因此飞艇在军事上的应用逐步被飞机所代替。70年代以后,一些国家开始在新的基础上研制现代飞艇。英国已试制出天舟 500 型软式飞艇,并准备用于北海油田巡逻。

      飞艇是一种轻于空气的航空器,它与气球的最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。艇体气囊内充以密度比空气小的浮升气体(氢气或氦气),借以产生浮力使飞艇升空。

      1783年,法国的蒙格菲尔兄弟和J·A·C·查理分别完成了热气球和氢气球的发明,并成功地进行了载人飞行。为了解决气球飞行无法控制,只能随风飘飞的问题,法国军官梅斯尼埃于二年就设计了可控制飞行的飞艇。梅斯尼飞艇的原理和形状等与今天的软式飞艇大至相同,但由于当时缺少相应的动力装置,这一设想未能实现。

      世界上第一艘飞艇是法国工程师H·吉法尔于1852年发明的。橄榄型的飞艇长44米,直径12米,在软式气囊下有一三角型风帆用来操纵飞行方向,在吊篮内装有一台仅3马力的蒸汽发动机驱动一副3叶螺旋桨。1852年9月24日,吉法尔从巴黎马戏场起飞,以大约8公里的时速飞行到28公里外的德拉普。此后内燃机的问世,使飞艇有了重量更轻、效率更高、也更安全的动力装置。

      早期软式飞艇的气囊要靠充气的压力才能保持外形。它飞得又慢又低。1890年,德国陆军中将F·齐伯林伯爵一退役就研制新型飞艇的工作。他使用铝材作飞艇的骨架使气囊始终保持一定的形状,气囊内还有许多个分隔的小气囊,这使飞艇的安全性有了提高。1900年7月2日,第一艘齐伯林式飞艇LZ─1号进行了首次飞行。飞艇呈雪茄形,长128米,直径11.7米,装有2台16马力的内燃发动机,还装有方向舵和升降舵。这是世界上第一艘硬式飞艇。

      第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期,英国和法国使用小型软式飞艇执行反潜巡逻任务。德国则建立了齐析林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动。飞艇体积大、速度低、不灵活、易受攻击,同时由于飞机性能的不断提高,因而军用飞艇逐渐被飞机所取代。但飞艇的商业飞行仍有发展。1929年德国制成的大型飞艇 “兴登堡”号,长245米,直径超过41米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,运送旅客1000多人。英国和法国也先后参照齐伯林式飞艇制造了本国的大型飞艇R─100号和 “阿克隆”号。这时的飞艇大都使用氢气作为浮升气体,易燃易爆,很不安全。1937年, “兴登堡”号在着陆时因静电火花引起氢气爆炸,35人遇难。英、美也有多艘大型飞艇大都相继失事,此后飞艇的发展陷于停滞状态。

      70年代以来,由于科学技术的进步,飞艇改用安全的氦气,其发展又呈活跃。采用多种新技术的新型飞艇被用于空中摄影摄像、巡逻等方面,洛杉矶、汉城和巴塞罗那奥运会和北京亚运会都可在会场上空看见它的身影。

      为什么用飞艇而不用系留气球航拍

      系留气球在98年就普遍停止使用了,主要原因是:
      1.抗风能力差,在2米/秒的弱风情况下,就会发现,系留气球开始摆动。随着高度增加,重量也随之增加(不要小看系留绳的重量),向上的升力相对减小,横向摆动会更大。

      2.它的外型不符合气动要求,由于底部固定,升力向上,钟摆效应非常明显,当风作用表面时(即使地表无风,在百米以上高度没风是不可能的),就会造成摆动。

      3.同时,不具备迎风能力,自身旋转。

      以上客观因素决定了系留气球自身很不稳定,非常不利于取景。

      飞艇流线外形和十字型尾翼使其具备基本的气动性能,本身抗风能力有所提高。同时,由于尾翼的作用,使艇头基本指向迎风方向,保证了艇身的基本稳定。它与气球的最大的区别还在于具有自身推进和控制飞行状态的装置.

      严禁灌充氢气作为升力气体

      严禁使用氢气!

      首先,在2003年全国都禁止个人用氢气来灌充广告用浮空气球以及相关充气物。只有专业部门并经过培训持有《操作证》的人员才有资格使用氢气用于科学实验用途。

      其次,从自身安全角度考虑更应该禁止氢气。几立方米的氢气足以造成严重后果.前几年,怀有侥幸心理,擅自使用氢气而爆炸燃烧的事例屡见不鲜 。氦气价格相对较高(300-400元/瓶),有些人就为了节约200-300元,或盲目追求低成本来降低收费招揽业务。这样做,不仅降低了航空摄影的价值,自毁前程。而且,不惜拿自己的生命充当赌注。谨记:生命无价!

      无人驾驶飞行器在遥感中的应用

      遥感技术为资源调查、环境监测提供了有力的手段,被广泛用于土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害勘察、地籍测量、地图更新等领域。随着国土资源调查和管理的不断深化和应用的不断扩展,对遥感影像数据的需求日趋显著。

      各种遥感平台可以为我们获取大量的多时相、多光谱、多分辨率的丰富影像数据。按照高度划分,目前的遥感平台大体可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感,这三类平台获取的遥感影像数据可以结合起来应用。航天遥感是利用各种太空飞行器作为平台的遥感系统,以人造卫星为主,包括载人飞船、航天飞机、太空站和各种行星探测器;航空遥感是利用在大气层内飞行的各类飞机、飞艇、气球等作为遥感平台的遥感系统;地面遥感是利用支架、高塔、车、船、建筑物等作为平台的遥感系统,主要用于近距离测量地物波谱和获取地物细节影像。

      在航空遥感平台中,无人驾驶飞行器遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势,已经成为世界各国争相研究的热点课题,现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段,无人驾驶飞行器的市场也逐渐成熟,将成为未来的主要航空遥感平台之一。

      无人驾驶飞行器的种类及特点

      无人驾驶飞行器是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。无人驾驶飞行器结构简单、使用成本低,不但能完成有人驾驶飞机执行的任务,更适用于有人飞机不宜执行的任务,如危险区域的侦察、空中救援指挥和遥感监测。

      无人驾驶飞行器出现在1917年,早期的无人驾驶飞行器的研制和应用主要用作靶机,应用范围主要是在军事上,后来逐渐用于作战、侦察及民用遥感飞行平台。20世纪80年代以来,随着计算机技术、通讯技术的迅速发展以及各种数字化、重量轻、体积小、探测精度高的新型传感器的不断面世,无人驾驶飞行器系统的性能不断提高,应用范围和应用领域迅速拓展。世界范围内的各种用途、各种性能指标的无人驾驶飞行器的类型已达数百种之多。续航时间从一小时延长到几十个小时,任务载荷从几公斤到几百公斤,这为长时间、大范围的遥感监测提供了保障,也为搭载多种传感器和执行多种任务创造了有利条件。

      按照系统组成和飞行特点,无人驾驶飞行器可分为固定翼型无人机、无人驾驶直升机和无人驾驶飞艇等种类。

      固定翼型无人机通过动力系统和机翼的滑行实现起降和飞行,遥控飞行和程控飞行均容易实现,抗风能力也比较强,是类型最多、应用最广泛的无人驾驶飞行器。其发展趋势是微型化和长航时,目前微型化的无人机只有手掌大小,长航时无人机的体积一般比较大,续航时间在10小时以上,能同时搭载多种遥感传感器。起飞方式有滑行、弹射、车载、火箭助推和飞机投放等;降落方式有滑行、伞降和撞网等。固定翼型无人机的起降需要比较空旷的场地,比较适合林业和草场监测、矿山资源监测、海洋环境监测、城乡结合部的土地利用监测以及水利、电力等领域的应用。

      无人驾驶直升机的技术优势是能够定点起飞、降落,对起降场地的条件要求不高,其飞行也是通过无线电遥控或通过机载计算机实现程控。但无人驾驶直升机的结构相对来说比较复杂,操控难度也较大,所以种类不多,实际应用也比较少。

      飞艇是通过艇囊中填充的氦气或氢气所产生的浮力以及发动机提供的动力来实现飞行。它的出现和应用比飞机还要早,1884年世界上最早的实用飞艇试飞成功。此后,飞艇作为当时最为成功的载人飞行器登上历史舞台,并在空中称霸一时。飞艇的飞行因为受大风和雷雨的气候条件影响比较大,到20世纪30年代,随着飞机的逐渐完善化和实用化,飞艇被飞机取代。但是无人驾驶飞艇独特的技术优势,使人们从未放弃对它的开发和应用,大型飞艇可以搭载1000公斤以上的载荷飞到20000米的高空,留空时间可以达一个月以上;小型飞艇可以实现低空、低速飞行,作为一种独特的飞行平台能够获取高分辨率遥感影像,同时,无人驾驶飞艇系统操控比较容易,安全性好,可以使用运动场或城市广场等作为起降场地,特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区应用,如城市地形图的修测、补测,数字城市建立时的建筑物精细纹理的采集、城市交通监测、通讯中继等领域。

      急需解决的关键技术

      无人驾驶飞行器遥感系统以获取高分辨率遥感数据为应用目标, 通过3S技术在系统中的集成应用,达到实时对地观测能力和遥感数据快速处理能力。要使其成为理想的遥感台,有多个关键技术需要解决:遥感传感器技术根据不同类型的遥感任务,开发相应的机载遥感设备,如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、多光谱成像仪、激光扫描仪、磁测仪、合成孔径雷达等,选用的遥感传感器应具备数字化、体积小、重量轻、精度高、存储量大、性能优异等特点。

      传感器及其姿态控制技术 遥感传感器的控制系统要能够根据预先设定的航摄点、摄影比例尺、重叠度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高度、飞行速度等数据自动计算并自动控制遥感传感器的工作,使获取的遥感数据在精度、比例尺、重叠度等方面满足遥感的技术要求。对于抗风能力弱、飞行稳定性差的无人驾驶飞行器(如飞艇),应给遥感设备加装三轴稳定平台,以保证获取稳定的、清晰的高质量影像,遥感传感器的位置数据和姿态数据最好能够实时记录并存储,以便用于遥感数据的处理,提高工作效率。

       遥感传感器定标及遥感数据传输存储技术 无人驾驶飞行器搭载的主要遥感传感器为面阵CCD数字相机,而目前国内市场上的小型专业级数字相机还不能达到量测相机的要求,所以,为使获取的遥感影像 能够满足大比例尺测图的精度,应根据相机的几何成像模型,作相关的检校工作,得到相机的内外参数,必要时需要采用特殊的检测手段,测定每个像元的畸变量。另外,大面阵CCD数字相机获取的影像数据量较大,需开发专用的数据传输和存储系统。飞行器的测控数据和遥感数据需要实时传输时还可以通过卫星通讯来实现。

      遥感数据的后处理技术 目前的无人驾驶飞行器遥感系统多使用小型数字相机作为机载遥感设备,与传统的航片相比,存在像幅较小、影像数量多等问题,所以应针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正,开发出相应的软件进行交互式的处理。同时还应开发影像自动识别和快速拼接软件,实现影像质量、飞行质量的快速检查和数据的快速处理,以满足整套系统实时、快速的技术要求。

      系统集成技术 无人驾驶飞行器遥感系统属于特殊的航空遥感平台,技术含量高,涉及航空、自动化控制、微电子、材料学、空气动力学、无线电、遥感、地理信息等多个领域,组成比较复杂,加工材料、动力装置、执行机构、姿态传感器、航向和高度传感器、导航定位设备、通讯装置以及遥感传感器均需要精心选型和研制开发。应根据遥感的技术要求和无人驾驶的特点,在系统的集成上重点攻关,达到工程化、实用化。

      无人驾驶飞行器遥感系统的应用

      中国测绘科学研究院多年来一直致力于无人驾驶飞行器遥感系统的研制、开发,先后研制出多种型号的无人驾驶飞行器遥感系统,并投入应用。

      2003年研制完成的UAVRS-Ⅱ型低空无人机遥感监测系统已通过国土资源部组织的部级验收。为使该系统具有良好的性能并达到实用化,项目组在系统研制过程中进行了多项技术创新:解决了无人机程控平行航线飞行和程控姿态稳定的难点,实现了大比例尺航摄的面积 覆盖;在国内首次研制成功车载起飞装置,实现了无人机在公路和草地等场地的起降;通过精密相机检校,使普通面阵数码相机可用于航空摄影;研制成功三相机组合宽角摄影系统;利用无人驾驶飞行平台实现了多面倾斜摄影构造三维模型影像。2003年4月至10月,在数字威海三维地理空间基础框架项目实施过程中,为解决威海市地面建筑物高清晰度倾斜遥感影像获取的技术难点,项目组应用自主研究开发的无人驾驶飞行器控制技术,以飞艇作为飞行平台,开发出UAVRS-F型无人驾驶飞艇低空遥感系统在项目实施过程中发挥了重要作用,完成了威海市区60余平方公里范围内地面目标物四面倾斜影像的拍摄任务,获取影像3万余张。使用无人驾驶飞行器拍摄如此大面积的遥感影像在国内尚属首次。

      无人直升飞机的技术

      2003年5月23日,在北京国际科技产业博览会上,一架设计精巧的无人驾驶直升机,引起了有关方面专家和业内人士及首都各大新闻媒体的极大兴趣和广泛关注。这种无人驾驶直升机又称“空中机器人”,长约3.6米,宽约0.7米,高不足1.3米,起飞重量98公斤,任务载荷30公斤,时速可达每小时140公里,飞行高度1至2公里,可飞行10公里并折返。

      无人机从问世到今天已经走过了近80年的历程,由于在飞控技术上存在“瓶颈”而发展缓慢。因为直升机的稳定性是“发散”的,基本上是一种不能自行保持稳定的飞行器。它要想在飞行过程中保持稳定,需要仰仗驾驶员不断地进行人为干预。 要制造出能够自主飞行的无人驾驶直升机,就必须首先开发出一套能代替操纵者不断对直升机进行操控以保持稳定的自动装置。

      新一代的无人直升机装配有先进的 卫星定位导航系统,可以准确地辨认自身所处的位置和高度,在使用差分系统后定位精度优于20cm,带有自动驾驶装置的无人直升机可按照预先设计的路线自动飞行。光纤陀螺仪、高灵敏度的磁航向仪等一系列先进的航空电子设备,可以使无人直升机在空中自动保持机身的稳定。新一代抗多径干扰的正交频分复用数字微波传输系统,最新引进的电子阻尼陀螺稳定航空摄像平台高速数字摄像系统及电子图像振动处理系统等,完美地实现了移动信号的高质量传输和空中摄像的稳定清晰。当无人驾驶直升机配备多种先进的机载辅助设备后,就是一个十足的智能化“空中机器人”。它们将在空中代替人去执行各种各样复杂的任务,比如:观察危险区域、低空航测、环境监测、空中拍摄、公路巡逻等等。无人直升机不仅可以在视距内做人工操纵飞行,也可以自动飞到几十公里以外,做超视距飞行。可以说,能够自主飞行并执行任务是该机的本质特征。

      空中机器人系统主要由飞行平台、无线遥控减振悬挂云台、上下行无线传输链路、微波、控制器、地面监视装置等组成,实际上是一种可便携的无人直升机系统。要实现无人直升机超视距增程测控飞行,首先要解决无人直升机平台和地面测控站两大难题。执行任务时,无人直升机首先由操纵人员以人工的方式放飞上天,然后地面站就可以接管操纵。地面人员可以在便携式电脑上预先设定直升机的飞行路线。直升机一旦被地面站接管,便会按照程序飞到很远的地方执行任务。在这期间,通过数据上下行链路,地面站和直升机之间一直保持信息的沟通。地面人员可以从电脑屏幕上监视直升机的一举一动,也可以根据任务的变化随时变更直升机的飞行程序。在完成预定任务后,无人直升机将在GPS全球卫星定位系统的帮助下,自动飞回地面站所在的地点,并在操纵人员的控制下降落。

      由于空中拍摄所涉及的学科范围很宽,要制造出这样一套系统不是一件容易的事。首先,无人直升机是一个极其复杂的飞行机器,它就象一匹没有被驯服的野马,难于控制,一不小心就会“机毁人亡”。随着航空电子技术的进步,人们通过电子计算机和姿态及位置传感技术驯服了这匹“野马”。带有飞控计算机的无人直升机大大增强了飞行的稳定性、安全性和操作的简便性。

      振动对空中摄影来说是一个“天敌”!无人直升机本身是一个能量巨大的振动源,除了发动机的振动,还有旋翼与空气产生的振动、旋翼周期变距产生的振动、尾旋翼产生的振动、飞行当中机身和摄像机与空气的磨擦产生的振动,以及这些振动之间的耦合振动等等,要达到完全消除这些振动不是一件容易的事。我国工程技术人员经过长期不懈的艰苦努力和反复试验,在实地飞行中取得了大量的振动数据,通过对这些数据的分析,不断改进悬挂系统,终于找到了振动与负载质量、振动与负载重心、振动与负载几何形状等的关系。通过多级减振与电子系统的配合,攻克了这个航拍领域中的难关,逐步地完善了这种特殊的拍摄手段。

      无线音视频传输系统简介

      无线音视频传输系统以自由空间为传输介质,通过无线传输的方式实现远距离电视监控,它克服了闭路电视监控系统只适合近距离、小范围的不足,使电视监控系统应用更广泛。由于采用无线传输方式,无需布线,无线视频传输已成为实现远距离、大范围电视监控的一种有效手段。

      设备构成 无线音视频传输系统主要由监控前端设备、无线微波收发装置、无线遥控云台装置、显示录像终端设备构成。

      图像传输 利用PT系列无线音视频传输系统,可以无线、远距离传输一路或多路视频信号、一路或多路音频信号,所获得的图像信号和音频信号实时、连续、无失真。无线音视频传输系统实际传输距离在无遮挡条件下最远可达10余公里。

      指令传输 无线遥控云台装置包括无线指令发射机和无线指令接收机。它采用大功率发射和高灵敏接收机,与图像传输系统相配合,可以组成多级控制系统,即一个控制中心控制多个分控点。分控点可设多个切换云台,镜头、电源等进行灵活控制。控制中心可以随意控制任何一个分控点的任意一个摄像机及云台镜头,实现对多个云台、镜头,电源以及切换控制器的实时控制。

      发送设备 无线影音发射机、直流稳压电源、发射天线。

      接收设备 无线影音接收机、直流稳压电源、接收天线。传输方式:点对点传输。传输质量:技术性能稳定、图像清晰、伴音悦耳、无失真、图像质量优于四级。抗干扰性:WFM调制方式,抗干扰性好,不受广播电视、移动通信影响,易于加密。实用性:发射机体积小,重量轻,便于携带,耗电小,即装即用,免调试。兼容性:可以驳接任何品牌的标准摄像机和其他视音频设备。无线影音发射机发射功率:1W,工作频段:1.2G/2.4G,音视频同步频道选择:4个,可选电源电压:DC12V,无线音视频接收机工作频段:1.2G/2.4G,音视频同步频道选择:4个,可选电源电压:DC12V。

      性能指标 电流:350mA。无线指令接收机频率范围:220~240MHz,接收灵敏度:≤0.25μV,信令调制方式:MSK,数据接口:RS-232/TTL,传输模式:透明/非透明可选,接口设置:9600/4800/2400/1200bps(可调),传输速率:2400/1200bps(可调),信道间隔:25KHz/12.5KHz,信道总数:16(可扩充),电源电压:DC12V~13.8V,电源消耗:接收100mA,发射时<1.5A,天线阻抗:50Ω。无线指令发射机频率范围:220~240MHz,发射功率:5W,信令调制方式:MSK,数据接口:RS-232/TTL,传输模式:透明/非透明可选,接口设置:9600/4800/2400/1200bps(可调),传输速率:2400/1200bps(可调)信道间隔:25KHz/12.5KHz,信道总数:16(可扩充),电源电压:DC12V~13.8V,电源消耗:接收100mA,发射时<1.5A,天线阻抗:50Ω。

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