无人机航拍之设备与安全常识

航空摄影为我们提供了一个全新的角度去认识这个世界，随着科学技术的不断进步和发展，无人机作为航拍的原创工具之一，在使用之前，我们需要详细的去了解它们的基本结构与安全常识。

无人机的飞行平台主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机、直升无人机、其它无人机等，本文以多旋翼无人机进行介绍。

多旋翼无人机主要包括飞行控制系统、视觉系统、动力系统、起落架（变形机构）、电池系统组成。

01飞行控制系统

飞行控制系统，简称“飞控系统”，相当于飞行器的“大脑”，主要包括主控、惯性测量单元、全球定位系统(GPS）、指南针和LED指示灯，共5个模块。

(一）主控（FC)

主控（英文：Flight Controller，简称FC)即飞行控制器，是飞控系统的中央控制器，负责数据信号的接收、处理和传输，向动力系统不断发送修正指令，调整电机转速。

(二）惯性测量单元(IMU)

惯性测量单元（英文：Inertial Measurement Unit，简称IMU)是飞行器内部重要的传感器，如果说主控是飞行器的“大脑”，那 IMU 就相当于“小脑”，用来感知飞行姿态、加速度和高度的变化，然后将所得数据传递给主控，由主控处理并输出修正指令。

(三)定位系统（GPS)o

GPS在飞行器中起着定位和导航的作用。飞行器接通电源后，马上进入搜素卫星的过程，通常称之为“搜星”。搜星数量越多，定位就越精确，可以帮助飞行器实现定点悬停或自动返航的功能。

(四)指南针

指南针，用于分辨飞行器在地理坐标系中的方向，在大疆无人机中，指南针与GPS 协同工作，如果指南针出现异常，同时会影响飞行器定点悬停和返航。指南针很容易受到环境干扰，干扰主要来自强磁场和大型金属，如磁矿、带有钢筋的建筑区域。

(五)LED指示灯

当LED 指示模块发出不同颜色和频率的灯光时，用户可直观了解飞行器工作状态和异常提示。（需要查看对应飞行器状态指示灯）

1) 长时间使用飞行期后，APP上会提示IMU校准，此时需要按照步骤进行设置，否则会影响IMU的准确度；2) 极端温度会导致IMU的精度下降，影响主控调整飞行器平衡；3) 搜星的质量是受周围环境影响的，要选择空旷、无遮挡的室外环境，尽量避免在GPS卫星信号差和空间狭窄区域飞行，以免被动进入姿态模式(飞行器不能定点悬停，仅提供姿态增稳)而引起飞行事故。4) GPS 信号欠佳且视觉系统（见本章第二节）失效时，限制飞行器升高超过30米。5) 首次使用飞行器时需要校准指南针。6) 飞行场地与前一次指南针校准的场地相距较远时，需要重新校准指南针。如前一次场地在哈尔滨，如今在三亚。7) APP提示指南针异常时，需要重新校准指南针。8) 当飞行器漂移比较严重或者飞行器不能直线飞行时，需要重新校准指南针。9) 如果在室内校准指南针后，变换到室外飞行时，需要重新校准指南针，防止两个区域因磁场差异而造成飞行数据异常。10) 起飞之前，如果指南针遇到干扰，应更换起飞地点，远离磁场、钢筋等区域。在飞行中，指南针被干扰，飞行器无法定点悬停，甚至导致飞行方向错乱，应操作飞行器远离干扰区域。11) 飞行器在南、北极圈区域时，指南针无法使用。指南针的校准步骤：A. 进入DI G0 4 App界面，点击正上方的飞行状态指示栏，在列表中选择“指南针校准"B. 水平旋转飞行器 360°

C. 飞行器机头朝下,水平旋转360°

02视觉系统

视觉系统相当于人类的眼睛,通过“感知”周围环境,实现定位和避障功能。每次视觉系统启动后,视觉系统都将记录飞行器周围的飞行环境信息,形成相应的视觉图像数据。视觉系统所记录的视觉图像数据用于和当前环境实时进行匹配,提升视觉系统的定位可靠性和精度。

以下场景需谨慎使用视觉系统:1) 低空（0.5米以下）快速飞行时,视觉系统可能会无法定位。纯色表面（如纯黑、纯白、纯红、纯绿）。2) 有强烈反光或者倒影的表面。3) 水面或者透明物体表面。4) 运动物体表面（例如人流上方、大风吹动的灌木或者草丛上方)。光照剧烈快速变化的场景。5) 特别暗(光照小于10 lux）或者特别亮（光照大于10,000 lux)的物体表面。对超声波有很强吸收作用的材质表面(如很厚的地毯)。6) 纹理特别稀疏的表面。7) 纹理重复度很高的物体表面（如颜色相同的小格子砖)。倾斜度超过30°的物体表面(不能收到超声波回波)。8) 细小的障碍物,如电线、树枝等（人为检查障碍物是有必要的）。由于飞行中的惯性,需要控制飞行器在感知障碍物后的有效距离内刹车。

03动力系统

动力系统是无人机的重要组成部分,它主要为飞行器提供动力,影响着飞行器的机动性能。DJI飞行器的动力系统包括电机、电调、旋翼。

(一)电机

电机用来驱动旋翼旋转从而产生推力,无人机的电机主要以无刷电机为主。电机的参数通常由4位数字组成,前两位数字表示电机定子的直径（单位:mm)，后两位数字表示电机定子的高度（单位:mm)。

1) 动力饱和电机转速达到极限,且无法获得更大的升力,常见于高海拔、大风环境飞行。此种情况下应该减速飞行,或尽快降落。2) 电机过载当电机进入异物,对电机的旋转形成阻力时,会增加电机的负载,导致电机发热。当 APP提示“电机过载"时,需尽快降落,检查排除电机异物。如果再次起飞仍然提示“电机过载”,那么需将飞行器返厂检修。

(二)电调

电调是电子调速器的简称,主要作用是通过接收飞控发来的信号来调节电机的转速,并且为电机提供稳定的电压。电调的主要参数为最大持续电流和峰值电流,最大持续电流是指电调正常工作时的输出电流,峰值电流是指电调所能承受的最大瞬时电流。

当APP上提示“电调异常”时,应取消飞行;如果正在飞行中,那么要尽快降落,然后将飞行器返厂检修。

(三)旋翼

旋翼为无人机提供推力,合理选择旋翼可以提高效率。旋翼型号通常由4位数字组成,前两位数字表示旋翼的直径,后两位数字表示旋翼的螺距，单位为英寸。旋翼有普通桨和高原桨之分,高原桨的螺距大于平原桨的螺距。以“悟”2为例,平原桨参数为“1550”,即直径15英寸(约38.10 cm）,螺距5.0英寸(约12.70 mm）;高原桨参数为“1560”,即直径15英寸（约38.10 cm）,螺距6.0英寸(约15.24 mm）。

1) 旋翼的安装有着明确的方向要求,需仔细按照旋翼上的标识,将其安装到相应的电机上。装好之后需检查旋翼是否牢固,避免旋翼在运转过程中脱离电机,危及飞行器及周边人员安全。2) 飞行前,要仔细检查旋翼是否有破损,若有破损须立刻更换,否则会在高速旋转下断裂。3) 高原空气稀薄,反作用力小,此时使用平原桨会导致升力不足,影响飞行器性能,甚至无法起飞,所以在高原地区应使用高原桨飞行。4) 在平原地区,使用高原桨会产生更大的空气阻力,增加电机负载,消耗更多的电量,所以在平原地区要使用平原桨飞行。

04电池系统

目前,多旋翼飞行器使用的是肛聚合物电池（以下简称锂电池,英文LiPo),具有能量密度高、输出功率大的特点。

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