Drone Gimbal Camera Systems: Periaatteet ja sovellukset

Miehitt?m?tt?m?t ilma -ajoneuvot (UAV) kiilto-- Asennetut kameran hy?tykuormat tallentaakseen vakaat, korkeat - laatukuvat. Kameran gimbal on moottoroitu kiinnitys, joka pit?? n?kyv?n? - Light (Electro - Optical, EO) ja/tai infrapuna -anturit (IR) ja k?ytt?? Gyro/IMU: n palautetta ilma -aluksen liikkeen poistamiseksi. Kallisttamalla ja py?ritt?m?ll? aktiivisesti useita akseleita pitkin, kiilto pit?? kameran tason drone -liikkeest? tai v?r?htelyst? huolimatta. Kuten yksi alan l?hde selitt??, gimbal ”minimoi [es] ei -toivotut liikkeet ja v?r?htelyt sile?lle, tasaiselle materiaalille” k?ytt?m?ll? moottoreita ja inertiaalista mittausyksikk?? (IMU). T?m?n stabiloinnin avulla drone -kamerat tallentaa selke?n, korkean - resoluution videon jopa tuulisissa tai dynaamisissa olosuhteissa. Esimerkiksi integroidut gimbalit ”Anna on - -levykamera tai anturi k?yt?nn?llisesti katsoen v?r?htely - Vapaa liike”, tuottaen ter?vi? ilmakuvia ja videoita.

Kuva: 3 - Axis -kameran gimbal (DJI Phantom 4) harjattomilla moottoreilla ja antureilla, mik? mahdollistaa radan, s?velkorkeuden ja rullan riippumattoman ohjauksen. T?m? kompensoi drone -liikkeen kameran pit?miseksi vakaana.

Nykyaikaiset gimbal -kiinnikkeet k?ytt?v?t tyypillisesti 3 - Akselin stabilointi (YAW: n, s?velkorkeuden ja rullan hallinta) t?ydellisen suunnan hallinnan saavuttamiseksi. (Jotkut pienemm?t hy?tykuormat k?ytt?v?t 2 - akselin kiinnityst?, jotka vakauttavat vain s?velkorkeuden ja rullan; eritt?in suuret j?rjestelm?t lis??v?t 4. hissiakselin ylim??r?isen pystysuoran liikkeen kompensointiin.) Harjattomat s?hk?moottorit ajavat jokaista akselia, jota ohjataan laivalla IMU -antureilla (gyroskoopit ja kiihtyvyysmittarit) ja ohjain. Yhdess? ne havaitsevat liikkeen ja k?ytt?v?t laskuri - liikkeit? reaaliajassa. Esimerkiksi, jos drooni kallistuu eteenp?in, nousumoottori kallistaa kameran takaisin sen tasoittamiseksi. Tuloksena on sile? video jopa nopean liikkeen aikana. Siksi UAV -gimbaleista on tullut v?ltt?m?tt?mi? ilmakuvien suhteen: he Poista ei -toivottu kameran liike ja anna droonien kaapata ter?vi?, ammattimaisia ??- laatumateriaalia.

EO/IR -kamera -anturit

Drone -gimbal -hy?tykuormat yhdistyv?t usein Electro - Optinen (EO) ja infrapuna (IR) anturit (”kaksois EO/IR Gimbal”). EO -kamera on tavanomainen High - -resoluutio n?kyv? - Kevytkamera (usein HD tai 4K), kun taas IR -anturi on tyypillisesti l?mp?kamera, joka havaitsee l?mp??. EO -kamera kaappaa hienoja visuaalisia yksityiskohtia p?iv?valaistuihin kohtauksiin; IR -kamera havaitsee l?mp?akirjoitukset, jotta operaattorit n?kev?t pimeydess? tai savun, sumun ja lehtineen kautta. K?yt?nn?ss? EO/IR -gimbalit tarjoavat dual - spektri Tietoisuus: P?iv?nvalossa EO -kanava antaa v?ri? tai matalaa - kevyit? kuvia, ja y?ll? IR -kanava korostaa l?mpimi? esineit? (ihmiset, moottorit, tulipalot) l?mp?kontrastinsa perusteella. Esimerkiksi l?mp? droonit k?ytt?v?t infrapuna -aallonpituuksille ja sis?isiin kuvank?sittelyihin viritettyj? linssej? l?mp?kuvioiden k??nt?miseksi n?kyv??n videoon. Kaikissa tapauksissa kamerakokoonpano (EO tai IR) on asennettu gimbaliin, joten se pysyy vakaana droonin lent?ess?.

Ajoneuvon kuvank?sittely

Moniin edistyneisiin gimbal -j?rjestelmiin kuuluu aluksen elektroniikka videon k?sittelemiseksi reaaliajassa. Esimerkiksi rakennettu - Prosessoreissa voi suorittaa videonvakautumisen, kontrastinparannuksen ja jopa keinotekoisen ?lykkyyden teht?v?t, kuten automatisoidut esineiden havaitsemisen tai seurannan. Jotkut EO/IR -gimbalit tarjoavat ominaisuuksia, kuten live geo - merkitseminen tai kohteen nimitys. Nykyaikaiset j?rjestelm?t voivat lukkiutua jhk Liikkuva objekti automaattisesti ja pid? se keskittyneen? kehykseen - niin - nimelt??n “auto - seuranta” - yhdist?m?ll? n?k?algoritmit Gimbalin liikkeenohjaukseen. Itse asiassa gimbal -takila voi tunnistaa ajoneuvon tai henkil?n ja tappaa sitten kameran seurataksesi sit? sujuvasti. N?m? ominaisuudet luottavat usein droonin tietokoneeseen ja Gimbalin omistautuneeseen prosessoriin, joka toimii yhdess?. Yhteenvetona voidaan todeta, ett? drone -gimbal -hy?tykuormat eiv?t vain vakauta kameraa mekaanisesti, vaan tarjoavat my?s todellisen - ajan kuvank?sittelyn (esim. Videonvakautus, objektien seuranta ja paraneminen) paremman tilannetietoisuuden saavuttamiseksi.

Keskeiset ominaisuudet

• Korkea - resoluution kuvantaminen ja zoom: Nykyaikaiset gimbalit kuljettavat HD- tai 4K -kameroita selke?sti. Moniin sis?ltyy optisia zoom -linssej? (usein 10 × –45 × suurennus), jotta operaattorit voivat tunnistaa kaukaiset kohteet. Esimerkiksi 30 × optinen zoom -gimbal voi ratkaista pienet ominaisuudet satojen metrin p??ss? minimaalisella laadun menetyksell?. T?m? zoom -alue (joskus yhdistettyn? digitaaliseen zoomiin) laajentaa huomattavasti droonin tehokasta valvonta -aluetta.

• L?mp?infrapunakamera: L?hes kaikki EO/IR -gimbalit tarjoavat Longwave Infrapuna (LWIR) -l?mp?kuvausta. L?mp?anturi “n?kee” l?mm?n, jolloin drooni voi havaita ihmisi?, koneita tai l?mpimi? esineit? y?ll? tai esteiden kautta. T?m? on korvaamatonta hakua varten ja - pelastus-, palontorjunta- ja turvallisuusteht?v?t. Joissakin hy?tykuormissa on jopa useita IR -kaistoja (esim. Sek? MWIR ett? LWIR) tai j??hdytetyt l?mp?ydint? parannetun herkkyyden saavuttamiseksi.

• Laser Rangefinder/Designtor: Korkeammat - Loppu -gimbalit integroivat usein silm?n - Turvallinen laserv?litysj?rjestelm?. Laser -et?isyysmittari mittaa et?isyyden nopeasti kiinnostavaan pisteeseen, mik? mahdollistaa tarkan GEO - sijainnin ja kohdemerkint??. Sotilaallisessa tai tutkimuksessa operaattori voi pudottaa laser "maalin" kaukaiseen esineeseen; Heijastettu palkki kertoo j?rjestelmalle tarkan alueen kyseiselle objektille. (Joskus laser -nimitt?j? sis?ltyy my?s ammuksiin.)

• Auto - Seuranta- ja videoanalytiikka: Monet gimbalit tarjoavat - Kun operaattori on valinnut objektin (esim. Henkil? tai ajoneuvo), haku ja kamera seuraavat sit? itsen?isesti. Edistyneempiin malleihin sis?ltyy AI - -pohjainen tunnistus (ihmisen/ajoneuvojen havaitseminen, lisenssi - levylukema jne.) Ja Geo - Aidat. Gimbalin prosessori voi my?s suorittaa kuvan parantamisen (melun v?hent?minen, matala - kevyen lis??minen) reaaliajassa. N?m? ?lykk??t ominaisuudet tarkoittavat, ett? drooni voi hankkia ja yll?pit?? keskittymist? kohteisiin, joilla on minimaalinen operaattorin sy?tt?.

• Multi - Anturin joustavuus: Gimbal -palot ovat yleens? modulaarisia. Yksi torni saattaa taloon kaksi tai useampi Kanavat: Esimerkiksi n?kyv? zoom -kamera sek? l?mp?kamera (ja joskus leve? - kulma “haku” -linssi). Joissakin malleissa gimbal voi nopeasti vaihtaa anturien tai n?kymien v?lill?. Esimerkiksi kaksois -EO -hy?tykuorma saattaa siirty? laajakulmakameraan, kun skannataan laajasti, ja zoomaa sitten teleobjektiivin kanssa mielenkiintoisessa kohdassa. Muita j?rjestelmi? ovat erikoistuneet liitteet, kuten valokeilanvalaisimet tai ymp?rist?anturit.

Sovellukset

Drone -gimbal -kameroita k?ytet??n eritt?in laajassa valikoimassa. Koska ne tarjoavat vakaa, moni - spektrikuvat ja tiedot, ne ovat v?ltt?m?tt?mi? valvonta-, tarkastus- ja analysointiteht?viss?. Yleisi? k?ytt?tapauksia ovat:

• Valvonta ja tiedustelu: Sotilaallinen ja laki Vakattu EO/IR -hy?tykuorma antaa UAV: ??lle tarkkailla kiinnostavia alueita (rajat, taistelukent?t, tapahtumapaikat) korkeudesta. Gyro -asennuski T?m? mahdollistaa kohteiden luotettavan tunnistamisen ja seurannan (ajoneuvot, veneet, henkil?t) eri olosuhteissa.

• Haku- ja pelastus- / katastrofi -vastaus: H?t?tilanteissa droonit, joissa on gimbalit, etsiv?t kadonneita ihmisi? tai arvioivat vaurioita. L?mp?anturi voi havaita ihmisen l?mm?n allekirjoituksen tihe?ss? mets?ss? tai raunioissa, jopa y?ll?. Kun kohde on l?ydetty, korkea - m??ritelm?kamera tarkistaa yksityiskohdat. Koska aika on kriittinen SAR: ssa, todellinen - Time -videolinkki (yhdistettyn? automatisoituun seurantaan) auttaa maapohjaisia ??miehist?j? l?yt?m??n uhrit nopeasti. Tulvien, tulipalojen tai maanj?ristyksen j?lkeen gimbal -kamerat tutkimusinfrastruktuuri ja havaitset hotspot tai eloonj??neet.

• Tarkastus, kartoitus ja tutkimus: Teollisuus droonit kuljettavat usein gimbaleja energialinjojen, ?ljynporausautojen, putkistojen tai solutornien tarkastamiseksi. Vakattu zoom -kamera antaa operaattoreille selv?sti n?hd? halkeamia tai vikoja turvalliselta et?isyydelt?. Monet hy?tykuormat sis?lt?v?t my?s tarkkuuden GPS: n ja laser -et?isyysmittarin tarkasti geo - merkitsev?t jokaisen kuvan. Tutkimuksessa ja fotogrammetriassa gimballed -kamera (etenkin nadirin kanssa - osoittaen leve? - kulma -objektiivi) mahdollistaa tarkan kartoituksen: tasainen alusta tuottaa 3D -malleille tarvittavia ter?vi? p??llekk?isi? kuvia. Gimbaaleja k?ytet??n samoin katto-/aurinkokvainnissa ja tarkkuusmaiden maatalouden kuvantamisessa.

• Ymp?rist?- ja villiel?inten seuranta:Luonnonsuojelijat k?ytt?v?t drooneja, joissa on kiiltokameroita, seuraamaan metsi?, kosteikkoja tai j??tik?it? ja ekosysteemej?. Esimerkiksi l?mp? gimbaalit voivat laskea el?imi? aamunkoitteessa/h?m?r?ss?, kun ne ovat l?mpimi? ymp?rist??n n?hden. EO/IR -kuvat auttavat tutkijoita kartoittamaan kasvillisuuden terveytt?, mets?paloja tai salamets?stystoimintaa. Kyky vaihtaa v?ri- ja l?mp?tilat (ja kohdistaa - radalla) tekee n?ist? gimbals -monipuolisista ty?kaluista ekologisiin tutkimuksiin.

• Elokuva- ja mediatuotanto: Ammattimaiset elokuvantekij?t ja uutisryhm?t kiinnitt?v?t Gimbal -kameroita droneihin ilma -elokuvateatteriin. Kolmen akselin stabilointiaine on ratkaisevan t?rke?? sujuvan, ravista - ilmaista materiaalia elokuville tai live -tapahtumille. Korkea - loppu gimbaalit gyro - stabilointi sallii lent?misen raskaammilla elokuvakameroilla samalla kun kaappaa elokuvaa - Laatukuvia. Jopa harrastajat k?ytt?v?t gimbaloituja kameroita tuottaakseen korkeat - M??ritelm?panoraamat ja videot. Lyhyesti sanottuna, gimbalit mahdollistavat luovat ilmakuvat pit?m?ll? kamera tasaisena ja suuntautuneena monimutkaisten lentoreittien aikana.

Kuva: Useat gimbal -kameran palot (Raven Small UAV -j?rjestelm?) - keskimoduuli tarjoaa 360 ° n?k?kent?n ja ty?p?iv?? tai y?t?. T?llaiset vaihdettavien gimbal -moduulien avulla taktiset droonit voivat muuttaa anturit nopeasti tai peitt?? kaikki suunnat.

N?m? esimerkit kuvaavat monipuolisuus Gimbal -hy?tykuormiista. Yhdist?m?ll? stabiloidut asennukset, korkeat - suorituskykyanturit (EO, IR, zoom -linssit) ja aluksen k?sittely, drone -gimbal -kamerat palvelevat lukemattomia teht?vi?. N?m? j?rjestelm?t muuttavat liikkuvan UAV: ??n turvallisuuspartioista infrastruktuurin tarkastamiseen ja villiel?intutkimuksista elokuvien valmistukseen.

L?hteet: Tekninen kirjallisuus ja valmistajatiedot kuvaavat, kuinka EO/IR -gimbalit toimivat. Esimerkiksi teollisuuden yleiskatsaukset huomauttavat, ett? gimbalit k?ytt?v?t moottoreita plus IMU: ta kameroiden vakauttamiseen ja ett? EO/IR -j?rjestelm?t tarjoavat ominaisuuksia, kuten l?mp?visio ja zoom. Sovellusmuistiinpanot ja uutisraportit dokumentoivat niiden k?yt?n valvontaan, hakuun - ja - pelastaminen, tarkastus ja kartoitus (esim. FLIR- ja muissa UAV -alustoissa k?ytettyn?). N?m? l?hteet vahvistavat edell? esitetyt periaatteet ja ominaisuudet.