曆史
納達爾是首位實現航拍的攝影師和氣球駕駛者,他于1858年在法國巴黎上空拍攝。航拍的軍事用途于第一次世界大戰期間由飛行員得到了發展,新沙佩勒戰役是其中著名的戰役之一。
用途
- 地理學研究救難特工監視活動警方追蹤疑犯電視台現場直播盛事遙控飛機娛樂
挑戰
空中攝影的挑戰包括:
- 透視矯正-空中拍攝的照片,往往采取某一定角度拍照。這意味着,角度不正确的照片将與附近的物體大于遠的物體。透視矯正扭曲的形象,以便在同等大小的物體的真實世界有同等大小的照片,見正射影像。注冊-空中拍攝的照片通常映射到現實世界中的物體(例如街道、建築物等),航空照片可以轉換成一系列線的道路上載的照片。拼接-創建一個大面積的航空照片拼接這些照片,使他們形成一個單一的大型照片,此過程将創建“天衣無縫”的圖像。
著名的航空攝影師
- Nadar (1820–1910) Eduard Spelterini(1852–1931) O. G. S. Crawford (1886–1957) Walter Mittelholzer (1894–1937) Ladislaus Almásy (1895–1951) 亞恩·阿蒂斯-貝特朗(Yann Arthus-Bertrand,1946) Antoine de Saint-Exupéry (1900–1944) Roger Henrard (1900–1975) Boris Carmi (1914–2002) Roger Agache(* 1926) Georg Gerster (1928) Irwin Scollar (1928) Otto Braasch (1936) Gerhard Launer (1949) 喬治‧史坦梅茲(1957) 橫山松三郎:日本軍人,于1878年在日本首次使用氣球進行空中攝影。 德川好敏:日本軍人,于1911年在日本首次使用飛機進行空中攝影)。 齊柏林:導演,執導台灣首部空拍影像制作的電影《看見台灣》。 陳敏明:辦有多場攝影展覽并出版多本空拍書籍。
以航拍方式拍攝的紀錄片
- 鳥瞰新重慶鳥瞰中國看見台灣航拍中國飛越山西
硬件
傳感器
1、AD公司的MEMS角速率傳感器ADXRS150或者ADXRS300,價格一樣,量程分别為150和300度/秒,國際上流行的小型飛控的首選陀螺,其精度能滿足小型無人機的飛行控制。數量上需要3個,分别對應3軸
2、AD公司的MEMS加速度傳感器ADXL202或者ADXL210,價格也一樣,量程分别為+-2g和+-10g,也是小型飛控的首選。數量需要2個,每個2軸,總共4軸,但是有一軸是重複的。
3、氣壓高度傳感器和氣壓空速傳感器。兩個傳感器雖然都是氣壓傳感器,但是量程是有所區别的,作為高度傳感器的量程通常選用:15kpa~115Kpa。空速傳感器是差壓傳感器,其量程通常選用0~4Kpa,從而獲得比較高的分辨率。
4、如果要控制直升機、旋翼機等能懸停的飛機,還需要磁傳感器以獲取懸停或者低速運動時的機頭指向,固定翼飛機有一定飛行速度,這個傳感器不是必須的。
5、如果要做自動降落功能,還必須有超聲波傳感器等測量對地高度的傳感器。因為氣壓高度傳感器跟氣壓場有關系,所以經過一段時間氣壓場變化後,絕對高度将會不再準确,因此飛機在自動滑跑降落時必須在離地0.5米至1米的平飄需要測量相對地面高度的傳感器來完成。
飛行裝備
航拍利用的無人機航拍飛控是一個集單片機技術、航拍傳感器技術、GPS導航航拍技術、通訊航拍服務技術、飛行控制技術、任務控制技術、編程技術等多技術并依托于硬件的高科技産物,因此要能設計好一個飛控,缺少上面所述的任何一項技術都是不可能的,越多的飛行經曆和經驗能為設計初期提供很多避免出現問題的方法,使得試飛進展能夠更順利,要知道飛控的調試主要就是試飛,不比别的自控産品,試飛是高風險的,一旦墜機,硬件損壞,連事故原因都很難分析,就更難解決問題了。這也是成熟的、可靠的飛控很少的原因。
軟件
軟件包括飛控内部的軟件和地面站的軟件。
飛控内部軟件是飛控的靈魂,如果隻有硬件隻是電子垃圾。
一談到軟件很多朋友就是讨論使用ucos、linux等等的操作系統。其實作為飛行控制這種實時性要求很強的控制系統,不一定要采用操作系統。使用操作系統對硬件和時序的控制能力降低,CPU的有效使用率降低,對内存的需求增加。在UP10和UP20中都沒有采用操作系統。
UP10完成了傳感器數據采集,GPS信息獲取,接收機信号獲取,舵機控制,與地面站通訊,飛行控制率計算,導航控制,任務控制等所有功能。其中舵機控制和接收機信号獲取擁有最高的優先級,與地面站的通訊優先級最低,合理處理CPU的優先級問題能夠避免CPU控制時序的混亂和相互的幹涉問題。
通訊程序
在編制與地面站的通訊程序部分,一定要考慮到無線通訊的誤碼率問題,所有上下行數據必須都要加以校驗,特别是飛行航點數據這些重要數據要反複校驗,一旦錯誤将會将飛機導航到不可知的方向。
導航邏輯一定要嚴謹,對于可能出現的一些問題要提前考慮到。
對于可能出現的GPS丢星,發動機停車,飛機機體解體,遙控失靈等問題要考慮補救措施。
舵機的反舵設置,不同布局的混控設置等最好在飛控中都能實現。
對于地面站軟件,要考慮到方便、實用、可靠,美觀是其次的。其實要設計一個好的地面站也是需要經驗來支持的。
其它
這個地面站軟件應該考慮到如下功能:
- 地面站軟件集成化 可以支持多種地圖:電子地圖,掃描配準地圖,自定義地圖飛行儀表(空速,地平儀,高度,轉速,羅盤,升降率) 傳感器數據監測飛行中實時PID調節:地面站實時監控飛行數據,并動态顯示數據曲線,實時修改PID增益參數飛行中可以設定目标航點 可以實時操作任務舵機位置,操作和顯示任務IO口 可使用地面站遠程控制飛機飛行 圖形化方便靈活的航點編輯方式(包括制式航線):可以直接在地圖上使用鼠标增加、删除航點,可以直接拖動編輯所選擇的批量航點,可以手動修改航點數據。支持單點和所有航點上傳和下載。 調整舵機旋轉方向和中立值記錄遙測數據 顯示飛機的飛行軌迹和姿态危險告警(電壓、溫度、GPS狀況、發動機轉速、高度、爬升率等)回放飛行數據
數傳電台的選擇不要一味的追求發射功率,可以通過好的增益天線來獲得遠距離的傳輸,飛機上數傳的安裝要避免對舵機、遙控接收機、飛控内部的傳感器造成幹擾。
試飛前的準備工作要做充分,遙自控切換要切實可靠(調試初期出現任何問題要能及時切換到遙控狀态),準備好試飛計劃,做好飛行前檢查,做好飛行後總結,由簡到難,逐步實現自動控制。
另見
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