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无人机如何工作以及无人机技术是什么

什么是无人机以及无人机如何工作在这里通过这篇易于理解的文章回答。随着新的创新和大量投资每隔几个月就将更先进的无人机带入市场,无人机技术不断发展。

无人机如何工作以及无人机技术是什么

什么是无人机以及无人机如何工作在这里通过这篇易于理解的文章回答。随着新的创新和大量投资每隔几个月就将更先进的无人机带入市场,无人机技术不断发展。

下面,我们将讨论市场上最受欢迎的无人机技术,这些无人机拥有所有最新的无人机技术。大多数无人机将采用非常相似的系统。

无人机技术涵盖从无人机的空气动力学,物理无人机制造中的材料,到无人机大脑的电路板,芯片组和软件等各个方面。

市场上最受欢迎的无人机之一是DJI Phantom 3.这款无人机非常受专业航空摄影师的欢迎。虽然现在略显陈旧,但它采用了最新的无人机中的大量先进技术。

这款无人机非常适合解释无人机技术,因为它将所有东西都放在一个包装中。它包括无人机,万向节和相机,并使用当今市场上的一些顶级无人机技术。

自撰写本文仅几个月后,一些新的和非常先进的无人机,如DJI Mavic Air,Phantom 4 Pro,Inspire 2和Walkera Voyager 5已经上市。

无人机技术创新的快节奏是巨大的。我在下面的文章中介绍了这些最新的无人机技术进步。所以这篇文章是最新的,包括所有链接。

无人机如何工作
典型的无人驾驶飞机由轻质复合材料制成,以减轻重量并提高机动性。这种复合材料强度允许军用无人机在极高的高度巡航。

无人机配备了不同的先进技术,如红外线摄像机(军用无人机),GPS和激光(军用无人机)。无人机由遥控系统控制,有时也被称为地面驾驶舱。

无人驾驶飞行器系统有两部分,无人机本身和控制系统。

无人驾驶飞行器的机头是所有传感器和导航系统所在的地方。身体的其余部分充满了无人机技术系统,因为不需要空间来容纳人类。用于制造无人机的工程材料是高度复杂的复合材料,它可以吸收振动,减少产生的噪音,并且重量轻。

什么是无人机 – 无人机技术
下面我们来看看DJI Phantom 3无人机背后的科学和无人机技术。但是,我们也有大量有关市场上最新无人机最新无人机技术的信息。有很多链接可以让您深入了解无人机技术的各个组成部分。例如,这是一篇非常棒的 无人机组件概述文章。这将为您提供大多数无人机中可见的各个组件的细分。

无人机类型和尺寸
无人机有各种各样的尺寸,最大的无人机主要用于军事目的,如捕食者无人机。下一个尺寸是无人驾驶飞机,它有固定的机翼并需要短跑道。这些通常用于覆盖大面积区域,在地理测量等领域工作或打击野生动物偷猎。

VTOL无人机
接下来是无人机的大小,也就是所谓的VTOL无人机。其中许多是quadcopters但不是全部。VTOL无人机可以垂直起飞,飞行,悬停和着陆。VTOL的确切含义是“垂直起飞和着陆”。

许多最新的小型无人机,如DJI Mavic Air和 DJI Spark 都可以从掌中发射。

雷达定位和返回首页
许多最新的无人机都有双全球导航卫星系统(GNSS),如GPS和GLONASS。无人机可以在全球导航卫星系统和非卫星模式下飞行。例如,DJI无人机可以在P模式(GPS和GLONASS)或不使用卫星导航的ATTI模式下飞行。

在飞行和无人机应用中,高度精确的无人机导航非常重要,例如构建3D地图,冲浪景观和SAR(搜索和救援)任务。

首次打开四轴飞行器时,它会搜索并检测GNSS卫星。高端GNSS系统使用 卫星星座技术。基本上,卫星星座是一组 协同覆盖和同步的卫星,因此它们在覆盖范围内重叠良好 。通过或覆盖是指卫星在当地地平线上方可见的时期。

无人机中的雷达技术将在遥控器显示屏上发出以下信号;

发出信号表示已检测到足够的无人机GNSS卫星并且无人机已准备好飞行
显示无人机相对于飞行员的当前位置和位置
记录“返回主页”安全功能的起始点
大多数最新的无人机有3种类型的返回家用无人机技术如下;

飞行员通过按遥控器或应用程序中的按钮开始返回家中。
电池电量不足,无人机将自动飞回原点。
无人机和遥控器之间的传输损失,无人机自动飞回其原点。
最新的Mavic Air RTH 功能可以在自动返回家中时感知并主动尝试避开障碍物。如果照明足够,Mavic Air RTH避障工作如下:

当感觉到障碍物时,Mavic Air减速
它将停止并悬停,然后向后飞行并向上攀升,直到感觉不到障碍物。
接下来,RTH过程重新开始,Mavic Air将返回归属点新的高度。
障碍物检测与避碰技术
许多无人机现在配备了防撞系统。这些无人机视觉系统使用 障碍物检测传感器扫描周围环境,而软件算法和SLAM技术将图像生成3D地图,允许飞行控制器感知和避开物体。这些系统融合了以下传感器中的一个以感知和避开障碍物;

视觉传感器
超声
红外线
激光雷达
飞行时间(ToF)
单目视觉
最新的DJI Mavic 2 Pro和Mavic 2 Zoom在所有6个侧面都有障碍物感应。Mavic 2使用融合到视觉系统中的视觉和红外传感器,称为全向障碍物感应。

DJI Mavic 2障碍物感应系统进入下一个级别,它实际上可以在前方或向后飞行时绕过障碍物。如果它无法计算出物体周围的飞行路径,它将在障碍物前方盘旋。这被称为DJI Mavic 2和Mavic Air无人机上的APAS(高级飞行员辅助系统)。

陀螺稳定,IMU和飞行控制器
陀螺稳定技术是无人机具有平稳飞行能力的组成部分之一。陀螺仪需要几乎立即对抗无人机的力量。陀螺仪为中央飞行控制器提供必要的导航信息。

惯性测量单元(IMU)通过使用一个或多个加速度计检测当前加速度来工作。IMU使用一个或多个陀螺仪检测旋转属性的变化,例如俯仰,滚转和偏航。一些IMU包括 磁力计, 以帮助校准方向漂移。

陀螺仪是IMU的一个组成部分,IMU是无人机飞行控制器的重要组成部分。飞行控制器是无人机的中心大脑。

这是一篇很棒的文章,涵盖 了无人机中的陀螺稳定和IMU技术。

无人机电机方向和螺旋桨设计
电动机和螺旋桨是无人机技术,它使无人机进入空中并向任何方向飞行或悬停。在四轴飞行器上,电机和螺旋桨成对工作,顺时针旋转的2个电机/螺旋桨(CW螺旋桨)和2个顺时针旋转的电机(CCW螺旋桨)。

它们从无人机电机方向上的飞行控制器和电子速度控制器(ESC)接收数据, 以悬停或飞行。

屏幕实时飞行参数
跟踪当前的飞行遥测并查看无人机在您的移动设备上看到的内容。

关于什么是无人机技术以及无人机技术如何在Quadcopters中工作的信息没有飞区无人机技术
为了提高飞行安全性并防止在限制区域内发生意外飞行,DJI和其他制造商的最新无人机包括“禁飞区”功能。

这些禁飞区域分为两类:A和B.制造商可以使用固件更新更新和更改此禁飞区无人机技术。

GPS准备飞行模式无人机技术
当指南针被校准时,无人机然后寻找GPS卫星的位置。当发现超过6个时,它允许无人机以“准备飞行”模式飞行。

内部指南针和故障安全功能
允许无人机和遥控系统准确知道其飞行位置。需要校准指南针来设置起始点。归位点是无人机和遥控系统之间失去信号时无人机将返回的位置。这也被称为“故障安全功能”。

FPV实时视频传输无人机技术
FPV 意味着“ 第一人称视角 ”,它是将摄像机安装在无人驾驶飞行器上并将实时视频广播到地面上的飞行员的地方。飞行员正在驾驶飞机,好像他们在飞机上,而不是从飞行员的实际地面位置看飞机。

FPV允许无人驾驶飞机比从地面观察飞机时飞得更高更远。第一人称视角允许更精确的飞行,特别是在障碍物周围

它还允许无人驾驶飞行器在室内,通过森林和建筑物周围非常容易地飞行,在那里不可能从地面上的固定位置飞行,抬头看远处的无人机。

如果没有FPV直播视频传输技术,无人机赛车联盟的快速增长和发展是不可能的。

该FPV技术使用无线电信号来发送和接收实况视频。

无人机内置多频段无线FPV发射器和天线。根据无人机,实时视频信号的接收器可以是遥控器,计算机,平板电脑或智能手机设备。

该实时视频馈送与无人机上的地面控制之间的信号强度有关。最新的无人机,如DJI Mavic和Phantom 4 Pro,可以传输长达4.3英里(7公里)的实时视频。Phantom 4 Pro和Inspire 2使用最新的 DJI Lightbridge 2 传输系统。

诸如DJI Mavic Pro等无人机使用集成控制器和智能算法,通过降低延迟并增加最大范围和可靠性,为无线高清图像传输设立新标准。

实时视频和最大化传输范围是迷人的无人机技术。阅读本文题为“ 了解FPV实时视频传输 ”。

FPV超过4G / LTE网络
2016年,新的直播视频通过4G / LTE网络传输,提供无限范围和低延迟视频。这种无人机技术是 Sky Drone FPV 2 ,包括摄像头模块,数据模块和4G / LTE调制解调器。

固件和飞行助理端口
飞行控制系统通过Micro-USB电缆与PC Assistant通信。这允许配置UAV并升级无人机固件。

无人机的一个非常简单的描述是它是一台带有摄像头或传感器的飞行计算机。与计算机一样,无人机具有固件,该固件是命令飞行器或遥控器中的物理组件的软件。

无人机制造商发布固件升级以修复错误并为飞机,遥控器或软件添加新功能(如果它用于飞行无人机)。

LED飞行指示灯
这些都发现在无人机的前部和后部。前LED用于指示无人机机头的位置。当飞行电池开启时,后部LED飞行指示灯亮起以显示无人机当前的飞行状态。

遥控无人机技术

无人机遥控系统
这是使用5.8GHz频带的无线通信设备。无人机和遥控系统在出厂时已经配对。

无人机遥控接收器
5.8 GHz接收器技术链接按钮的位置在UAV下。

范围扩展器无人机技术
这是一种在2.4GHz频率内工作的无线通信设备。它用于在开放的无障碍区域扩展智能手机或平板电脑与无人机之间的通信范围。

传输距离可达700米。每个范围扩展器都有唯一的MAC地址和网络名称(SSID)。

开箱即用的一些最新无人机可以使用距离最远4.3英里(7公里)的距离飞行。FPV系列扩展器等产品非常受欢迎,可以进一步推动距离。

具有地面站功能的智能手机应用
今天的许多无人机都可以通过遥控器或智能手机应用程序飞行,可以从Google Play或Apple Store下载。该应用程序允许完全控制无人机。

每个制造商都有自己的应用程序,如DJI的Go 4应用程序。

高性能相机
来自DJI,Walkera,Yuneec和许多其他制造商的最新无人机现在包括可以拍摄4k视频电影并可拍摄1200万像素静态照相机的相机。

许多早期的无人机使用的摄像机不完全适合航空拍摄。由于广角镜头,许多这些航拍视频都有桶形失真。

然而,最新的4k视频无人机,如DJI Inspire 1,Phantom 3 Professional和Phantom 4,配备了专为航拍和摄影而设计的摄像机。

无人机与变焦相机
2016年和2017年,市场上出现了许多带光学和数字变焦的集成万向节。

DJI发布了Zenmuse Z3,这是一款集成式航空变焦相机,专为静态摄影而优化。Zenmuse Z3具有7倍变焦,由3.5倍光学变焦和2倍数字无损变焦组成,可产生22至77毫米的等效焦距范围,是工业应用的理想选择。

然后在2016年10月,DJI发布了Zenmuse Z30相机。这款功能强大的Zenmuse Z30是一款集成式天线变焦相机,具有30倍光学变焦和6倍数码变焦,总放大倍率可达180倍。这允许更多的工业用途,例如检查电池塔或风力涡轮机,以非常详细地观察结构,电线,模块和部件以检测损坏。Zenmuse与DJI Matrice系列无人机兼容。

Walkera Voyager 4配备了令人难以置信的18倍变焦相机。Voyager 4上的18倍光学变焦相机可以无障碍地进行360度拍摄。它可以以每秒30帧的速度拍摄4k。高清图像传输系统采用3轴无刷稳定万向节技术。

Walkera也发布了他们最新的Voyager 5。这有一个令人难以置信的30倍光学变焦相机。它包括许多冗余系统,如双GPS,双陀螺仪和3电池系统。它还具有可选的热红外和低光夜视摄像头。

万向节和倾斜控制
万向节技术对于捕获高质量的航空照片,电影或3D图像至关重要。云台允许无人机的任何振动都无法到达摄像机。云台可让您在飞行中倾斜相机,创造出独特的角度。许多是3轴稳定万向节,有2种工作模式。非FPV模式和FPV模式。

实际上所有最新的无人机都集成了平衡环和相机。空中万向节技术的领导者是DJI及其Zenmuse系列。您可以在这里进一步阅读 无人机万向节设计。

电影摄影无人机没有平衡环
在CES 2017上,一家名为Ambarella的公司宣布推出用于无人机摄像头的H22芯片。这款H22芯片可让相机以4K高清视频拍摄,并包含电子图像稳定功能,无需使用相机万向节。

无人机与传感器创建3D地图和模型
多光谱,激光雷达,摄影测量,低光夜视和热视觉传感器现在被用于无人机,以提供建筑物和景观的3D模型; 土地数字高程图(DEMS),提供有关作物,花卉,动物,灌木和树木健康的精确数据。

2016年,使用飞行时间传感器的无人机 投放市场。ToF传感器可以单独使用或与上述传感器一起使用,以提供跨多个领域的各种解决方案。

ToF深度测距相机传感器可用于物体扫描,室内导航,避障,手势,跟踪物体,识别,测量体积,反应高度计,3D摄影,增强现实游戏等等。

通过激光雷达和摄影测量绘图,无人机将被编程为使用自动GPS航路点导航飞越特定区域。无人机上的摄像机将以0.5或1秒的间隔拍摄照片。然后使用专门的摄影测量软件将这些照片拼接在一起以创建3D图像。

DroneDeploy是3D地图绘制软件创建的领导者之一。他们最新的软件Fieldscanner 用于农业领域,而他们的移动应用程序和Live Map正在许多领域用于创建3D地图和模型。他们的软件将与大多数最新的无人机一起使用。

在稳定的无人机上捕获高分辨率图像非常重要。使用顶级摄影测量软件将图像处理成真实的地图和模型同样重要。一些顶级无人机绘图软件如下;

DroneDeploy 3D Mapping Solutions
Pix4D Mapper摄影测量软件
AutoDesk ReCap摄影测量软件
地图轻松 – 正射影像和3D模型
3DF Zephyr摄影测量软件
Agisoft PhotoScan摄影测量软件
PrecisionHawk Precision Mapper / Viewer
打开无人机地图
ESRI Drone2Map For ArcGIS
您可以在本文中阅读有关3D地图最佳摄影测量软件的上述无人机测绘软件的评论。

防落套件
有助于保持稳定器和摄像机与无人驾驶飞机相连。

视频编辑软件
拥有优质的视频软件对于后期处理至关重要。大多数最新的无人机都可以用Adobe DNG raw进行拍摄,这意味着保留所有原始图像信息以供以后处理。

无人机技术中的操作系统
大多数无人驾驶飞机使用Linux和一些MS Windows。Linux基金会在2014年推出了一个名为Dronecode项目的项目。

该Dronecode项目是一个开源的,这使由Linux基金会管辖的非营利性结构下一起现有和未来的开源无人机项目合作项目。结果是一个用于无人驾驶飞行器(UAV)的通用共享开源平台。

无人机安全和黑客
无人机在某些方面就像飞行电脑。通过操作系统,飞行控制器和带可编程代码的主板,它们也可以被黑客入侵。无人驾驶飞机已经开发出飞来寻找其他无人机和黑客攻击无人机无线网络,断开所有者并接管无人机。但是,有一些实用的方法可以保护您的无人机免受黑客攻击。

最新的创新技术无人机
DJI拥有庞大的消费者和专业无人机市场。拥有专利技术的最新先进无人机如下:

DJI Mavic Air – 这是最新的小型专业无人机。它有一个4k相机和非常稳定的飞行。它有避免碰撞。它还可以使用手势飞行并具有面部识别技术。
DJI Spark – 可以从手掌上取下的小型自拍无人机。
DJI Mavic Pro – 小型折叠式无人机,配有前后防撞传感器。超级稳定的飞行和4k拍摄能力。
DJI Phantom 4 Pro – 采用“Vision”防撞技术。多用途无人机,包括4k航空拍摄,摄影和摄影测量。
DJI Inspire 2 – 专利设计和电机。用于专业5k航空拍摄,摄影,摄影测量,多光谱和热成像的多用途无人机。
Yuneec Typhoon H Pro – 使用获得专利的英特尔“Realsense”防撞技术。非常适合专业航空摄影和拍摄。
Walkera Voyager 5 – 来自Walkera的最新无人机是巨大的。相机选项包括30倍光学变焦,热红外和低光夜视摄像头。
Walkera Vitus星光 – 来自Walkera的最新小型消费无人机,具有防撞传感器和低光夜视摄像头。
DJI Matrice 200商用四轴飞行器 – 具有双电池,IMU和卫星导航系统的冗余。您可以在四轴飞行器下安装2个摄像头(例如热像仪和变焦摄像头)。此外,将摄像头安装在Matrice 200的顶部,这使得对桥梁的测量变得非常容易。Matrice 200使用ToF激光,超声波和视觉传感器有6个防撞方向。
DJI Matrice 600 – 这款商用多旋翼飞行器是一款真正的航拍摄影平台。可安装7种不同Zenmuse相机的选项。

智能飞行系统
所有这些最新的无人机都有智能飞行控制器和模式,如跟随我,主动跟踪,航点,返回家园等等。来自DJI 的最新Phantom 4 Pro具有任何无人机最自主的智能飞行模式。Phantom 4 Pro具有以下智能飞行模式;

活动轨道(轮廓,聚光灯,圆圈)
绘制航点
TapFly
地形跟随模式
三脚架模式
手势模式
S模式(运动)
P模式(位置)
A模式(态度)
初学者模式
课程锁
家庭锁
避障

军事无人机
MQ-1B捕食者和MQ-9收割者军用无人机以下视频解释了“捕食者”和“收割者”等军用无人机背后的科技现状和未来。

目前正在使用的两架中型军用无人机是MQ-1B“捕食者”和MQ-9“收割者”。这些在阿富汗和巴基斯坦广泛使用。

就个人而言,我对无人机技术及其在日常生活中的用途更感兴趣和着迷,以帮助不同的企业,专业和业余爱好者。直到几年前,军用无人机的大部分技术都进入了消费者和商用无人机领域。

在过去的几年里,我们看到了对无人机的大量投资,特别是在商用和消费无人机领域。在过去的几年里,无人机技术和创新真正得到了发展。

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