Systemau Camera Drone Gimbal: Egwyddorion a Chymwysiadau

Mae cerbydau awyr di -griw (Cerbydau Awyr Di -griw) yn cael eu cario yn gyffredin gimbalLlwythi tal camera wedi'u mowntio i ddal delweddau sefydlog, uchel - o ansawdd. Mae gimbal camera yn fownt modur sy'n dal synwyryddion gweladwy - ysgafn (electro - optegol, eo) a/neu is -goch (IR) ac yn defnyddio adborth gyro/imu i ganslo cynnig yr awyren. Trwy fynd ati i ogwyddo a chylchdroi ar hyd echelinau lluosog, mae'r gimbal yn cadw lefel y camera er gwaethaf symud neu ddirgryniad y dr?n. Fel yr eglura un ffynhonnell y diwydiant, mae’r gimbal “minimiz [es] symudiadau a dirgryniadau diangen ar gyfer lluniau llyfn, cyson” gan ddefnyddio moduron ac uned fesur anadweithiol (IMU). Mae'r sefydlogi hwn yn gadael i gamerau dr?n recordio fideo clir, uchel - cydraniad hyd yn oed mewn amodau gwyntog neu ddeinamig. Er enghraifft, mae gimbals integredig yn “rhoi'r camera bwrdd neu synhwyrydd yn ddirgryniad ymarferol - symud am ddim,” gan gynhyrchu lluniau awyrol creision a fideo.

Ffigur: A 3 - Axis Camera Gimbal (DJI Phantom 4) gyda moduron a synwyryddion di -frwsh, gan ganiatáu rheolaeth annibynnol ar yaw, traw a r?l. Mae hyn yn gwneud iawn am gynnig dr?n i gadw'r camera'n gyson.

Mae mowntiau gimbal modern fel arfer yn eu defnyddio 3 - Sefydlogi Echel (rheoli yaw, traw a rholio) ar gyfer rheoli cyfeiriadedd llawn. (Mae rhai llwythi tal llai yn defnyddio 2 - mowntiau echel sy'n sefydlogi dim ond traw a rholio; mae systemau mawr iawn yn ychwanegu 4ydd echel “elevator” ar gyfer iawndal cynnig fertigol ychwanegol.) Mae moduron trydan di -frwsh yn gyrru pob echel, wedi'u tywys gan synwyryddion IMU ar fwrdd (gyroscopau a chyflymderau) a rheolydd. Gyda'i gilydd maent yn canfod symudiad ac yn cymhwyso cownter - symudiadau mewn amser real. Er enghraifft, os yw'r dr?n yn gogwyddo ymlaen, mae'r modur traw yn gogwyddo'r camera yn ?l i'w lefelu. Y canlyniad yw fideo llyfn hyd yn oed yn ystod symudiadau cyflym. Dyma pam mae gimbals uav wedi dod yn anhepgor ar gyfer delweddu o'r awyr: nhw Dileu cynnig camera diangen a chaniatáu i dronau ddal lluniau miniog, proffesiynol - o ansawdd.

Synwyryddion Camera EO/IR

Mae llwythi tal gimbal dr?n yn aml yn cyfuno Electro - Optegol (EO) a Is -goch (IR) Synwyryddion (“EO/Ir Gimbal deuol”). Mae'r camera EO yn uchel confensiynol - cydraniad gweladwy - camera ysgafn (HD neu 4K yn aml), tra bod y synhwyrydd IR fel arfer yn gamera thermol sy'n canfod gwres. Mae camera EO yn cyfleu manylion gweledol cain ar gyfer golygfeydd yng ngolau dydd; Mae'r camera IR yn synhwyro llofnodion gwres fel y gall gweithredwyr “weld” mewn tywyllwch neu drwy fwg, niwl a dail. Yn ymarferol, mae EO/IR Gimbals yn darparu Deuol - Sbectrwm Ymwybyddiaeth: Yng ngolau dydd mae'r sianel EO yn rhoi lliw neu isel - delweddau ysgafn, ac yn y nos mae'r sianel IR yn tynnu sylw at wrthrychau cynnes (pobl, peiriannau, tanau) yn ?l eu cyferbyniad thermol. Er enghraifft, mae dronau thermol yn defnyddio lensys wedi'u tiwnio i donfeddi is -goch a phroseswyr delwedd fewnol i drosi patrymau gwres yn fideo gweladwy. Ym mhob achos, mae'r cynulliad camera (EO neu IR) wedi'i osod ar y gimbal felly mae'n parhau i fod yn sefydlog wrth i'r dr?n hedfan.

Prosesu delwedd ar fwrdd

Mae llawer o systemau gimbal datblygedig yn cynnwys electroneg ar fwrdd i brosesu fideo mewn amser real. Er enghraifft, gall Adeiladu - mewn proseswyr berfformio sefydlogi fideo, gwella cyferbyniad, a hyd yn oed tasgau artiffisial -ymneilltuolrwydd fel canfod neu olrhain gwrthrychau awtomataidd. Mae rhai Gimbals EO/IR yn cynnig nodweddion fel GEO Live Geo - Tagio neu ddynodi targed. Gall systemau modern cloi ymlaen Gwrthrych symudol yn awtomatig a'i gadw wedi'i ganoli yn y ffram - felly - o'r enw “Auto - Olrhain” - trwy gyfuno algorithmau gweledigaeth a rheolaeth cynnig y gimbal. Mewn gwirionedd, gall rig y gimbal adnabod cerbyd neu berson, yna lladd y camera i'w ddilyn yn llyfn. Mae'r galluoedd hyn yn aml yn dibynnu ar gyfrifiadur ar fwrdd y dr?n a phrosesydd ymroddedig y gimbal yn gweithio gyda'i gilydd. I grynhoi, mae llwythi tal gimbal dr?n nid yn unig yn sefydlogi'r camera yn fecanyddol, ond hefyd yn darparu prosesu delwedd amser go iawn (e.e. sefydlogi fideo, olrhain gwrthrychau a gwella) ar gyfer gwell ymwybyddiaeth sefyllfaol.

Nodweddion Allweddol

• High - Delweddu datrysiad a chwyddo: Mae Gimbals Modern yn cario camerau HD neu 4K i gael manylion clir. Mae llawer yn cynnwys lensys chwyddo optegol (chwyddhad 10 × –45 × yn aml) fel y gall gweithredwyr nodi targedau pell. Er enghraifft, gall gimbal chwyddo 30 × optegol ddatrys nodweddion bach gannoedd o fetrau i ffwrdd heb lawer o golli ansawdd. Mae'r ystod chwyddo hon (weithiau wedi'i chyfuno a chwyddo digidol) yn ymestyn ystod gwyliadwriaeth effeithiol y dr?n yn fawr.

• Camera Is -goch Thermol: Mae bron pob gimbals EO/IR yn cynnig delweddu thermol is -goch tonnau hir (LWIR). Mae'r synhwyrydd thermol yn “gweld” gwres, gan ganiatáu i'r dr?n ganfod pobl, peiriannau neu wrthrychau cynnes gyda'r nos neu drwy rwystrau. Mae hyn yn amhrisiadwy ar gyfer chwilio - ac - tasgau achub, diffodd tan a diogelwch. Mae gan rai llwythi tal hyd yn oed fandiau IR lluosog (e.e. MWIR a LWIR) neu greiddiau thermol oeri ar gyfer sensitifrwydd gwell.

• Laser RangeFinder/Dynodwr: Uwch - diwedd gimbals yn aml yn integreiddio llygad - system amrywio laser diogel. Mae'r peiriant rheng laser yn mesur y pellter i bwynt o ddiddordeb yn gyflym, sy'n galluogi manwl gywir GEO - lleoliad a marcio targed. Mewn defnydd milwrol neu arolygu, gall y gweithredwr ollwng “paent” laser ar wrthrych pell; Mae'r trawst a adlewyrchir yn dweud wrth y system yr union ystod i'r gwrthrych hwnnw. (Weithiau mae dynodwr laser hefyd wedi'i gynnwys ar gyfer arwain arfau rhyfel.)

• Auto - Olrhain a Dadansoddeg Fideo: Mae llawer o gimbals yn cynnig wedi'u hadeiladu - wrth olrhain fideo. Unwaith y bydd y gweithredwr yn dewis gwrthrych (e.e. person neu gerbyd), bydd y gimbal a'r camera yn ei ddilyn yn annibynnol. Mae modelau mwy datblygedig yn ymgorffori cydnabyddiaeth AI - (Canfod Dynol/Cerbydau, Trwydded - Darllen Plat, ac ati) a Geo - Ffensio. Gall prosesydd y gimbal hefyd berfformio gwella delweddau (lleihau s?n, isel - hwb ysgafn) mewn amser real. Mae'r nodweddion craff hyn yn golygu y gall y dr?n gaffael a chynnal ffocws ar dargedau heb lawer o fewnbwn gweithredwr.

• Hyblygrwydd Multi - Synhwyrydd: Mae codennau gimbal fel arfer yn fodiwlaidd. Gallai tyred sengl d? dau neu fwy Sianeli: Er enghraifft, camera chwyddo gweladwy ynghyd a chamera thermol (ac weithiau lens “chwilio” ongl lydan -). Mewn rhai dyluniadau, gall y gimbal gyfnewid yn gyflym rhwng synwyryddion neu olygfeydd. Er enghraifft, gallai llwyth tal EO deuol newid i gamera golau dydd ongl lydan wrth sganio'n fras, yna chwyddo i mewn gyda'r lens teleffoto ar bwynt diddorol. Mae systemau eraill yn cynnwys atodiadau arbenigol fel goleuwyr sbotolau neu synwyryddion amgylcheddol.

Ngheisiadau

Defnyddir camerau gimbal dr?n mewn ystod eang iawn o genadaethau o'r awyr. Oherwydd eu bod yn darparu delweddaeth a data sbectrol sefydlog, aml -, maent yn hanfodol ar gyfer tasgau gwyliadwriaeth, archwilio a dadansoddi. Mae achosion defnydd cyffredin yn cynnwys:

• Gwyliadwriaeth a Rhagchwilio: Milwrol a Chyfraith - Mae dronau gorfodi yn dibynnu ar gimbals ar gyfer ISR (deallusrwydd, gwyliadwriaeth, rhagchwilio). Mae llwyth tal EO/IR sefydlog yn gadael i'r Cerbyd Awyr Di -griw arsylwi meysydd o ddiddordeb (ffiniau, meysydd y gad, lleoliadau digwyddiadau) o uchder. Mae'r mownt wedi'i storio gan Gyro yn sicrhau hyd yn oed pan fydd y dr?n neu'r hofrennydd yn symud, mae'r camera'n aros dan glo yn y fan a'r lle. Mae hyn yn galluogi adnabod ac olrhain targedau yn ddibynadwy (cerbydau, cychod, personau) o dan amodau amrywiol.

• Chwilio ac Achub / Ymateb Trychineb: Mewn argyfyngau, mae dronau gyda gimbals yn chwilio am bobl sydd ar goll neu'n asesu difrod. Gall y synhwyrydd thermol weld llofnod gwres unigolyn mewn coedwigoedd trwchus neu rwbel, hyd yn oed yn y nos. Unwaith y deuir o hyd i darged, mae'r camera diffiniad uchel - yn gwirio manylion. Oherwydd bod amser yn hollbwysig yn SAR, mae'r cyswllt fideo go iawn - amser (ynghyd ag olrhain awtomataidd) yn helpu criwiau daear i ddod o hyd i ddioddefwyr yn gyflym. Ar ?l llifogydd, tanau neu ddaeargrynfeydd, mae camerau gimbal yn arolygu seilwaith ac yn canfod mannau problemus neu oroeswyr.

• Arolygu, mapio ac arolygu: Mae dronau diwydiannol yn aml yn cario gimbals i archwilio llinellau p?er, rigiau olew, piblinellau neu dyrau celloedd. Mae'r camera chwyddo sefydlog yn gadael i weithredwyr weld craciau neu ddiffygion o bellter diogel yn glir. Mae llawer o lwythi tal hefyd yn cynnwys GPS manwl a Laser RangeFinder i union geo - tagio pob llun. Wrth arolygu a ffotogrametreg, mae camera gimballed (yn enwedig gyda nadir - yn pwyntio llydan - lens ongl) yn galluogi mapio cywir: mae'r platfform cyson yn cynhyrchu delweddau sy'n gorgyffwrdd creision sydd eu hangen ar gyfer modelau 3D. Yn yr un modd, defnyddir gimbals ar gyfer arolygon to/solar - panel a delweddu amaethyddiaeth fanwl.

• Monitro Amgylcheddol a Bywyd Gwyllt:Mae cadwraethwyr yn defnyddio dronau gyda chamerau gimbal i olrhain anifeiliaid, monitro coedwigoedd, gwlyptiroedd neu rewlifoedd, ac astudio ecosystemau. Er enghraifft, gall gimbals thermol gyfrif anifeiliaid yn y wawr/cyfnos pan fyddant yn gynnes o'i gymharu a'r amgylchedd. Mae delweddau EO/IR yn helpu ymchwilwyr i fapio iechyd llystyfiant, tanau coedwig, neu weithgaredd potsio. Mae'r gallu i newid rhwng dulliau lliw a thermol (ac i dargedu - trac) yn gwneud yr offer amlbwrpas gimbals hyn ar gyfer arolygon ecolegol.

• Ffilmio sinematig a chynhyrchu cyfryngau: Mae gwneuthurwyr ffilmiau proffesiynol a chriwiau newyddion yn mowntio camerau gimbal ar dronau ar gyfer sinematograffi o'r awyr. Mae sefydlogwr 3 -echel yn hanfodol i fynd yn llyfn, ysgwyd - lluniau am ddim ar gyfer ffilmiau neu ddigwyddiadau byw. Gimbals High - Diwedd gyda Gyro - Sefydlogi yn caniatáu hedfan gyda chamerau sinema trymach wrth ddal i ddal ffilm - delweddau o safon. Mae hyd yn oed hob?wyr yn defnyddio camerau gimbaled i gynhyrchu panoramau a fideos diffiniad uchel - diffiniad. Yn fyr, mae gimbals yn galluogi ergydion awyrol creadigol trwy gadw'r camera'n gyson ac yn canolbwyntio ar lwybrau hedfan cymhleth.

Ffigur: Podiau camera gimbal lluosog (System UAV Bach Raven) - Mae'r modiwl canol yn darparu maes golygfa 360 ° ddydd neu nos. Mae modiwlau gimbal cyfnewidiol o'r fath yn caniatáu i dronau tactegol newid synwyryddion yn gyflym neu gwmpasu pob cyfeiriad.

Mae'r enghreifftiau hyn yn dangos y amlochredd o lwythi tal gimbal. Trwy gyfuno mowntio sefydlog, uchel - synwyryddion perfformiad (EO, IR, lensys chwyddo) a phrosesu ar fwrdd, mae camerau gimbal dr?n yn gwasanaethu cenadaethau dirifedi. O batrolau diogelwch i archwiliad seilwaith, ac o astudiaethau bywyd gwyllt i wneud ffilmiau, mae'r systemau hyn yn troi Cerbyd Awyr Di -griw symudol yn blatfform delweddu awyr dibynadwy.

Ffynonellau: Mae llenyddiaeth dechnegol a data gwneuthurwyr yn disgrifio sut mae EO/IR Gimbals yn gweithio. Er enghraifft, mae trosolwg o'r diwydiant yn nodi bod gimbals yn defnyddio moduron ynghyd ag IMUs i sefydlogi camerau, a bod systemau EO/IR yn cynnig nodweddion fel gweledigaeth thermol a chwyddo. Mae nodiadau cais ac adroddiadau newyddion yn dogfennu eu defnydd mewn gwyliadwriaeth, chwilio - a - achub, archwilio a mapio (e.e. fel y'i defnyddir ar FLIR a llwyfannau UAV eraill). Mae'r ffynonellau hyn yn cadarnhau'r egwyddorion a'r galluoedd a grynhoir uchod.