Drone Gimbal Camera Systems: alapelvek és alkalmazások

A pilóta nélküli légi járm?vek (UAV) általában hordoznak zúgolódás- Szerelt kamera hasznos terhelések stabil, magas - min?ségi képek r?gzítéséhez. A Camera Gimbal egy motoros tartó, amely látható - fényt (elektro - optikai, EO) és/vagy infrav?r?s (IR) érzékel?ket tart, és giroszkóp/IMU visszajelzést használ a repül?gép mozgásának megszüntetésére. Az aktív d?ntéssel és a t?bb tengely mentén t?rtén? forgatással a gimbal a drón mozgás vagy rezgés ellenére tartja a kamera szintjét. Amint az egyik ipari forrás elmagyarázza, a Gimbal ?Minimiz [ES] nem kívánt mozgása és rezgései a sima, állandó felvételekhez” motorok és inerciális mér?egység (IMU) segítségével. Ez a stabilizáció lehet?vé teszi, hogy a drón kamerák tiszta, magas - felbontású videót r?gzítsenek még szeles vagy dinamikus k?rülmények k?z?tt is. Például az integrált gimbalok ?adjunk be az ON - Board kamerát vagy az érzékel?t gyakorlatilag rezgést - Ingyenes mozgás”, ropogós légifotók és videók készítésével.

ábra: Egy 3 - Axis kamera gimbal (DJI Phantom 4) kefe nélküli motorokkal és érzékel?kkel, lehet?vé téve a YAW, a hangmagasság és a tekercs független irányítását. Ez kompenzálja a drónmozgást, hogy a kamera állandó maradjon.

A modern gimbális tartók általában használnak 3 - Tengely stabilizálása (A hajlító, a hangmagasság és a tekercs vezérlése) a teljes orientációvezérléshez. (Néhány kisebb hasznos teher 2 - tengelytartókat használ, amelyek csak a hangmagasságot és a tekercset stabilizálják; a nagyon nagy rendszerek hozzáadnak egy 4. ?lift” tengelyt az extra függ?leges mozgáskompenzációhoz.) A kefe nélküli elektromos motorok minden tengelyt vezetnek, a fedélzeti IMU érzékel?k (giroszkópok és gyorsulásmér?) és egy vezérl? vezetésével. Együtt észlelik a mozgást, és valós id?ben alkalmazzák a pult mozgásait. Például, ha a drón el?rehalad, akkor a hangmagasság -motor visszafordítja a kamerát, hogy kiegyenlítse. Az eredmény sima videó, még a gyors man?verek során is. Ez az oka annak, hogy az UAV Gimbals nélkül?zhetetlenné vált a légi képalkotáshoz: ?k Távolítsa el a nem kívánt kamera mozgását és hagyja, hogy a drónok éles, professzionális - min?ségi felvételeket r?gzítsenek.

EO/IR kameraérzékel?k

A drón gimbális hasznos terhelései gyakran kombinálják Electro - Optical (EO) és infrav?r?s (IR) érzékel?k (?kett?s eo/ir gimbal”). Az EO kamera egy hagyományos, magas felbontású, látható - k?nny? kamera (gyakran HD vagy 4K), míg az IR -érzékel? általában egy h?t észlel? termikus kamera. Az EO kamera finom vizuális részleteket r?gzít a napfényes jelenetekhez; Az IR kamera érzékeli a h? aláírást, hogy az operátorok s?tétségben vagy füstben, k?dben és lombozatban láthassák. A gyakorlatban az EO/IR Gimbals biztosítja Kett?s - spektrum Tudatosság: Nappali fényben az EO -csatorna színt vagy alacsony - k?nny? képeket ad, és éjjel az IR -csatorna h?kontrasztjukkal kiemeli a meleg tárgyakat (embereket, motorokat, tüzeket). Például a termikus drónok az infrav?r?s hullámhosszokra és a bels? képprocesszorokra hangolt lencséket használnak, hogy a h?mintákat látható videóvá alakítsák. A kamera szerelvényét (EO vagy IR) minden esetben a gimbálisra szereljük, így stabil marad, amikor a drón repül.

Fedélzeti képfeldolgozás

Számos fejlett gimbális rendszer tartalmazza a fedélzeti elektronikát a videó valós id?ben t?rtén? feldolgozásához. Például, a feldolgozókban beépített - video stabilizálás, kontrasztjavító és még mesterséges intelligencia feladatokat is elvégezhet, például automatizált objektum -észlelés vagy nyomon k?vetés. Néhány EO/IR Gimbal olyan funkciókat kínál, mint például az él? Geo - címkézés vagy a célmegjel?lés. A modern rendszerek képesek reteszel A mozgó objektum automatikusan, és tartsa k?zéppontjában a keretben - tehát - úgynevezett ?Auto - k?vetés” - a látási algoritmusok és a Gimbal mozgásvezérlésének kombinálásával. Valójában a Gimbal Rig azonosíthat egy járm?vet vagy személyt, majd meg?lte a kamerát, hogy simán k?vesse. Ezek a képességek gyakran a drón fedélzeti számítógépére és a Gimbal dedikált processzorára támaszkodnak. ?sszefoglalva: a Drone Gimbal hasznos teher nemcsak a kamerát mechanikusan stabilizálja, hanem valódi - id?feldolgozást (például videó stabilizálás, objektumk?vetés és fejlesztés) is biztosítja a jobb helyzeti tudatosság érdekében.

Kulcsfontosságú jellemz?k

• Magas - Felbontási képalkotás és zoom: A modern gimbalok HD vagy 4K kamerákat hordoznak a világos részletek érdekében. Sokan tartalmaznak optikai zoom lencséket (gyakran 10 × –45 × nagyítás), hogy az operátorok azonosítsák a távoli célokat. Például egy 30x optikai zoom gimbál megoldhatja a kis funkciókat t?bb száz méterre, minimális min?ségi veszteséggel. Ez a zoom -tartomány (néha a digitális zoommal kombinálva) nagymértékben meghosszabbítja a drón hatékony megfigyelési tartományát.

• Termális infrav?r?s kamera: Szinte az ?sszes EO/IR Gimbal Longwave infrav?r?s (LWIR) termikus képalkotást kínál. A h?érzékel? ?látja” a h?t, lehet?vé téve a drónnak, hogy észlelje az embereket, gépeket vagy meleg tárgyakat éjjel vagy akadályok révén. Ez felbecsülhetetlen érték? a kereséshez és a - mentéshez, t?zoltási és biztonsági feladatokhoz. Néhány hasznos tehernek van t?bb IR sávja (például MWIR és LWIR) vagy h?t?tt h?tagok a fokozott érzékenység érdekében.

• Laser RangeFinder/Jel?l?: Magasabb - End Gimbals gyakran integrálja a szemet - biztonságos lézer -tartományrendszert. A lézeres távolságcs?kkent? gyorsan méri a távolságot egy érdekl?déshez, ami lehet?vé teszi a pontos GEO - helyét és a céljelzést. Katonai vagy felmérés során az operátor lézer ?festéket” dobhat egy távoli tárgyra; A visszatükr?z?tt gerenda megmondja a rendszert az adott objektum pontos tartományának. (Id?nként egy lézer -jel?l?t is tartalmaz a l?szer vezetésére.)

• Auto - K?vetés és videó elemzés: Sok Gimbal felépíti a videok?vetést. Miután a kezel? kiválaszt egy objektumot (például egy személyt vagy járm?vet), a Gimbal és a kamera ?nállóa(chǎn)n k?veti azt. A fejlettebb modellek magukban foglalják az AI - alapú felismerést (emberi/járm? -észlelés, licenc - lemezolvasás stb.) és a GEO - kerítés. A Gimbal processzora valós id?ben is elvégezheti a képjavítást (zajcs?kkentés, alacsony - fényn?vekedés). Ezek az intelligens tulajdonságok azt jelentik, hogy a drón minimális operátor bemenettel képes megszerezni és fenntartani a célokat.

• T?bb - érzékel? rugalmassága: A gimbális hüvelyek általában modulikusak. Egyetlen torony otthont adhat kett? vagy t?bb Csatornák: Például egy látható zoom kamera plusz egy termikus kamera (és néha széles - sz?g? ?keresés” lencse). Egyes tervekben a gimbál gyorsan cserélhet érzékel?k vagy nézetek k?z?tt. Például egy kett?s EO hasznos teher áthatolhat egy széles látósz?g? napfény kamerára, amikor széles k?rben szkennel, majd érdekes ponton nagyítva a teleobjektívvel. Más rendszerek k?z?tt szerepelnek speciális mellékletek, például a Spotlight megvilágítók vagy a k?rnyezeti érzékel?k.

Alkalmazások

A drón gimbális kamerákat a légi küldetések nagyon széles skáláján használják. Mivel stabil, t?bb - spektrális képeket és adatokat szolgáltatnak, nélkül?zhetetlenek a megfigyelési, ellen?rzési és elemzési feladatokhoz. A gyakori felhasználási esetek a k?vetkez?k:

• Felügyelet és felderítés: Katonai és t?rvény - A végrehajtási drónok az ISR -re (hírszerzés, megfigyelés, felderítés) támaszkodnak. A stabilizált EO/IR hasznos teher lehet?vé teszi az UAV -t, hogy megfigyelje az érdekl?désre számot tartó területeket (határok, csatatérek, rendezvényhelyek) a magasságból. A giroszkoló -stabilizált tartó biztosítja, hogy még akkor is, ha a drón vagy a helikopter mozog, a kamera a helyszínen zárva marad. Ez lehet?vé teszi a célok (járm?vek, hajók, személyek) megbízható azonosítását és nyomon k?vetését kül?nféle k?rülmények k?z?tt.

• Keresés és mentés / katasztrófa válasz: Vészhelyzet esetén a Gimbals drónok a hiányzó embereket keresik vagy értékelik a károkat. A h?érzékel? észreveheti az ember h? aláírását s?r? erd?kben vagy t?rmelékben, még éjjel is. Miután megtalálták a célt, a magas - Definition Camera ellen?rzi a részleteket. Mivel az id? kritikus jelent?ség? a SAR -ban, a valódi - id?k video -link (az automatizált nyomon k?vetéssel kombinálva) segíti a f?ldi személyzetek gyors megtalálását. áradások, tüzek vagy f?ldrengések, a Gimbal Cameras felmérése az infrastruktúra és a hotspotok vagy a túlél?k észlelése után.

• Ellen?rzés, feltérképezés és felmérés: Az ipari drónok gyakran hordoznak az elektromos vezetékek, olajfúrógépek, cs?vezetékek vagy cellatornyok ellen?rzésére. A stabilizált zoom kamera lehet?vé teszi, hogy az operátorok biztonságos távolságból egyértelm?en látják a repedéseket vagy hibákat. Számos hasznos teher tartalmaz egy precíziós GPS -t és a lézer távolságot, hogy pontosan a Geo - címkézze meg az egyes fényképeket. A felmérés és a fotogrammetria során a gimballos kamera (kül?n?sen egy mélypontú - sz?g? lencsével) lehet?vé teszi a pontos leképezést: az állandó platform ropogós, átfed? képeket készít, amelyek a 3D modellekhez szükségesek. A gimbalokat szintén használják a tet?/napenergia -felmérésekhez és a precíziós mez?gazdasági képalkotáshoz.

• K?rnyezetvédelmi és vadon él? állatok megfigyelése:A természetvéd?k drónokkal, gimbális kamerákkal rendelkez? drónokat használnak az állatok nyomon k?vetésére, az erd?k, a vizes él?helyek vagy a gleccserek nyomon k?vetésére, valamint az ?koszisztémák tanulmányozására. Például a termikus gimbalok hajnalban/alkonyatkor számolhatnak az állatoknak, ha melegek a k?rnyezethez képest. Az EO/IR -képek segítenek a kutatóknak a vegetáció egészségének, erd?tüzeknek vagy orvvadászatának feltérképezésében. Az a képesség, hogy váltson a szín és a termikus módok k?z?tt (és a cél - pályán), ezeket a Gimbals sokoldalú eszk?z?ket teszi az ?kológiai felmérésekhez.

• Cinematic forgatás és média produkció: Professzionális filmkészít?k és hírszemélyzetek Mount Gimbal Kamerák drónokon a légi filmm?vészethez. A 3 -tengelyes stabilizátor elengedhetetlen ahhoz, hogy sima, rázza meg a FIGYELMEZTETéSeket a filmekhez vagy az él? eseményekhez. Magas - Vége giroszkópral - A stabilizáció lehet?vé teszi a repülést nehezebb mozi kamerákkal, mik?zben még mindig filmet készít - Min?ségi képek. Még a hobbisták is használják a gimbális kamerákat, hogy magas - definíciós panoráma és videókat készítsenek. R?viden: a Gimbals lehet?vé teszi a kreatív légi felvételeket azáltal, hogy a kamerát állandó és orientálva tartja az ?sszetett repülési útvonalak során.

ábra: T?bb gimbális kamera hüvely (Raven Small UAV rendszer) - A k?zépmodul 360 ° -os látóteret biztosít, és éjjel -nappal m?k?dik. Az ilyen cserélhet? gimbális modulok lehet?vé teszik a taktikai drónok számára, hogy gyorsan megváltoztassák az érzékel?ket vagy lefedjék az ?sszes irányt.

Ezek a példák szemléltetik a sokoldalúság Gimbal hasznos teherbírása. A stabilizált r?gzítés kombinálásával a magas - A biztonsági jár?r?kt?l az infrastruktúra -ellen?rzésig és a vadon él? állatok tanulmányaitól a filmkészítésig, ezek a rendszerek egy mozgó UAV -t megbízható légi képalkotó platformrá változtatnak.

Források: A m?szaki irodalom és a gyártói adatok leírják, hogyan m?k?dnek az EO/IR Gimbals. Például az ipari áttekintések megjegyzik, hogy a Gimbals motorokat és IMU -kat használ a kamerák stabilizálására, és hogy az EO/IR rendszerek olyan funkciókat kínálnak, mint a termikus látás és a zoom. A jelentkezési megjegyzések és a hírjelentések dokumentálják azok használatát a megfigyelés, a keresés és a - mentés, ellen?rzés és feltérképezés során (például a FLIR és más UAV platformokon t?rtén? felhasználásban). Ezek a források meger?sítik a fent ?sszefoglaló alapelveket és képességeket.