張廣楨+何景峰+何晨輝+何耀華+李航

摘 要： 本文是在大學(xué)生創(chuàng)業(yè)課題無人機(jī)航拍系統(tǒng)在婚慶中的應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)婚慶航拍的需要，設(shè)計(jì)組裝了一架具有航拍功能的四旋翼飛行器進(jìn)行婚慶航拍創(chuàng)業(yè)。實(shí)踐表明該平臺(tái)能夠滿足婚慶航拍的需要，航拍圖像清晰、回傳速度快，可滿足婚慶航拍大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的需要。

關(guān)鍵詞：無人機(jī) 航拍系統(tǒng) 婚慶 飛行控制器

中圖分類號(hào)：V249.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）12-0258-01

一、引言

隨著無人機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，無人機(jī)逐漸被廣泛應(yīng)用到日常生活中。航拍又稱空中攝影或航空攝影，是指從空中拍攝獲得俯視圖。航拍的攝像機(jī)可以由攝影師控制，也可以自動(dòng)拍攝或遠(yuǎn)程控制。航拍所用的平臺(tái)包括直升機(jī)、熱氣球、小型飛船、火箭、風(fēng)箏、降落傘，多軸，固定翼等，現(xiàn)在越來越多以多軸無人機(jī)做平臺(tái)[1]。航拍技術(shù)日漸成熟，婚慶航拍應(yīng)運(yùn)而生。

二、無人機(jī)航拍系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

由于婚慶航拍主要在住宅小區(qū)和室內(nèi)進(jìn)行，所以無人機(jī)航拍系統(tǒng)要求可操控性強(qiáng)。室內(nèi)干擾信號(hào)多，無人機(jī)航拍系統(tǒng)抗干擾能力要求比較高，室內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求無人機(jī)具有避障功能，根據(jù)婚慶航拍任務(wù)的特點(diǎn)，我們選擇四軸無人機(jī)飛行平臺(tái)作為婚慶航拍平臺(tái)。四軸無人機(jī)飛行平臺(tái)相對(duì)來說在多旋翼無人機(jī)中比較小巧，比較適合在室內(nèi)空間有限的場(chǎng)合使用，穩(wěn)定性也能滿足要求，而且技術(shù)發(fā)展比較成熟。

無人機(jī)航拍系統(tǒng)由四軸無人機(jī)飛行平臺(tái)和地面操控系統(tǒng)組成。四軸無人機(jī)飛行平臺(tái)具體結(jié)構(gòu)包括：飛行控制器（包含三軸陀螺模塊、三軸線加速度計(jì)、高度計(jì)、電磁羅盤）、云臺(tái)、航拍相機(jī)、圖像傳感器、電源、電調(diào)和無刷電機(jī)。四軸無人機(jī)飛行平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

飛行控制器采用開源APM 2.8飛控，該飛控具有以下特點(diǎn)[2]：

免費(fèi)開源固件，支持飛機(jī)（“ArduPlane”），多旋翼（四旋翼，六旋翼，八旋翼，十旋翼 等），直升機(jī)（的“ArduCopter”）和地面車輛（的“ArduRover”）；

通過點(diǎn)擊式的桌面程序完全的規(guī)劃任務(wù)腳本；

可以支持上百個(gè)三維航點(diǎn)；

使用強(qiáng)大的MAVLink協(xié)議，支持雙向遙測(cè)站和飛行大全 - 宜配網(wǎng)控制命令；

多種免費(fèi)地面站，包括APM PLANNER ，HK HCS；

跨平臺(tái)，支持在Windows，Mac，甚至手機(jī)安卓系統(tǒng)，和Linux。在的Windows下使用圖形任務(wù)規(guī)劃設(shè)定工具（蘋果下可用模擬器）Arduino的編程環(huán)境，也是完全跨系統(tǒng)的；

自動(dòng)起飛，降落和特殊的動(dòng)作命令，例如視頻和照相控制。

航拍云臺(tái)采用 DJI大疆 Zenmuse H3-2D云臺(tái)，航拍相機(jī)采用的Gopro4相機(jī)具有較高的分辨率。DJI推出針對(duì)GoPro系列相機(jī)的Zenmuse云臺(tái)產(chǎn)品——Zenmuse H3-2D，H3-2D云臺(tái)完全針對(duì)GoPro Hero3相機(jī)而研制，兩者完美配合達(dá)到最佳航拍畫質(zhì)[3]。它憑借其高精度、高穩(wěn)定、輕便攜、即插即用等特性，被廣泛被用于影視攝影，廣告航拍等領(lǐng)域。即使飛行器處于高速飛行狀態(tài)中，仍能夠精準(zhǔn)地控制掛載的GoPro相機(jī)保持穩(wěn)定（角度精度可以達(dá)到±0.08°），使畫面輸出達(dá)到最佳的效果，航拍圖像采用WIFI傳輸。

超聲波測(cè)距模塊采用US-016超聲波測(cè)距傳感器，該模塊集發(fā)射與接收于一體的測(cè)距模塊，并且超聲波相對(duì)穩(wěn)定，受外界干擾少，所以測(cè)距精度很高，與國(guó)外的SRF05，SRF02等型號(hào)超聲波測(cè)距模塊性能與精度無相上下[4]。該超聲波模塊具有高精度，盲區(qū)近等優(yōu)點(diǎn)，并且盲區(qū)只且僅有2cm，測(cè)量距離范圍為2cm-450cm，非常適合避障飛行測(cè)距。

三、總結(jié)

1.操縱動(dòng)作大（操縱動(dòng)作大表現(xiàn)在無規(guī)律頻繁的改變飛行姿態(tài)或云臺(tái)鏡頭的運(yùn)動(dòng)，而大多數(shù)情況下，攝影的好壞，畫面穩(wěn)定是首要。所以切記，進(jìn)入拍攝環(huán)節(jié)時(shí)飛機(jī)的姿態(tài)和鏡頭的運(yùn)動(dòng)要穩(wěn)，勻速和柔和，需提前想好下一步動(dòng)作，再相應(yīng)柔和的進(jìn)行動(dòng)作變化，否則畫面會(huì)眩暈）

2.畫面不流暢（畫面抖動(dòng)不穩(wěn)定，造成原因，或者是空氣流擾動(dòng)造成，或者是我們太注意細(xì)節(jié)，比如太關(guān)注屏幕上的疊加數(shù)據(jù)，操縱飛行姿態(tài)出現(xiàn)了遲疑）

3.畫面露槳（鏡頭畫面中出現(xiàn)槳葉這點(diǎn)，可能會(huì)被有很多人忽略，好的航拍作品基本不會(huì)露槳，影響畫面美感，航拍時(shí)要盡量避免露槳現(xiàn)象）

參考文獻(xiàn)

[1]走進(jìn)無人機(jī)微信公眾號(hào)。

[2]新編APM2.8中文入門手冊(cè)。

[3]大疆 Zenmuse H3-2D云臺(tái)說明書。

[4]US-016超聲波測(cè)距傳感器說明書。