Drone Gimbal Camera Systems: Principii ?i aplica?ii

Vehicule aeriene f?r? pilot (UAV) transport? ?n mod obi?nuit gimbal- Sarcini utile ale camerei montate pentru a capta imagini stabile, de ?nalt? calitate. Un gimbal al camerei este un suport motorizat care ?ine senzori vizibili - lumin? (electro - optic, EO) ?i/sau infraro?u (IR) ?i folose?te feedback Gyro/IMU pentru a anula mi?carea aeronavei. Prin ?nclinarea activ? ?i rotind de -a lungul mai multor axe, gimbalul men?ine nivelul camerei, ?n ciuda mi?c?rii dronei sau a vibra?iilor. Dup? cum explic? o surs? a industriei, ?minimizeaz? mi?c?rile ?i vibra?iile nedorite gimbal pentru imagini netede ?i constante”, folosind motoare ?i o unitate de m?surare iner?ial? (IMU). Aceast? stabilizare permite camerelor de dron? s? ?nregistreze videoclipuri clare, de ?nalt? rezolu?ie, chiar ?i ?n condi?ii de vant sau dinamic. De exemplu, gimbalele integrate ?D? camera de bord sau senzor sau o vibra?ie practic - mi?care liber?”, producand fotografii aeriene ?i video crocant.

Figura: un gimbal cu 3 - ax? (DJI Phantom 4) cu motoare ?i senzori f?r? perie, permi?and controlul independent al yaw, ton ?i rulant. Acest lucru compenseaz? mi?carea dronei pentru a men?ine camera constant?.

Monturile gimbale moderne folosesc de obicei 3 - Stabilizarea axei (Controlul url?rii, tonului ?i rulantului) pentru un control complet de orientare. (Unele sarcini utile mai mici folosesc suporturi de 2 - axe care stabilizeaz? doar pasul ?i rularea; sistemele foarte mari adaug? o axa a 4 -a ?elevator” pentru o compensare de mi?care vertical? suplimentar?.) Motoarele electrice f?r? perie conduc fiecare ax?, ghidat? de senzori IMU de la bord (giroscopuri ?i accelerometre) ?i un controler. ?mpreun? detecteaz? mi?carea ?i aplic? contor - mi?c?ri ?n timp real. De exemplu, dac? drona se ?nclin? ?nainte, motorul de ton ?nclin? camera ?napoi pentru a -l nivela. Rezultatul este un videoclip neted chiar ?i ?n timpul manevrelor rapide. Acesta este motivul pentru care gimbalele UAV au devenit indispensabile pentru imagistica aerian?: ei elimina?i mi?carea nedorit? a camerei ?i permite?i dronei s? capteze imagini ascu?ite ?i profesionale - Calitate.

Senzori de camer? EO/IR

Sarcinile utile ale dronei gimbal se combin? adesea Electro - Optic (EO) ?i infraro?u (IR) senzori (un ?dual Gimbal EO/IR”). Camera EO este o camer? conven?ional? de ?nalt? rezolu?ie - Camer? u?oar? (adesea HD sau 4K), ?n timp ce senzorul IR este de obicei o camer? termic? care detecteaz? c?ldura. Camera EO surprinde detalii vizuale fine pentru scene luminate de zi; Camera IR simte semn?turile de c?ldur?, astfel ?ncat operatorii s? poat? ?vedea” ?n ?ntuneric sau prin fum, cea?? ?i frunzi?. ?n practic?, gimbalele EO/IR ofer? Dual - Spectrum Con?tientizare: ?n lumina zilei, canalul EO ofer? culori sau imagini sc?zute - u?oare, iar noaptea canalul IR eviden?iaz? obiecte calde (oameni, motoare, incendii) prin contrastul lor termic. De exemplu, dronele termice folosesc lentile reglate la lungimi de und? cu infraro?u ?i procesoare de imagini interne pentru a traduce tiparele de c?ldur? ?ntr -un videoclip vizibil. ?n toate cazurile, ansamblul camerei (EO sau IR) este montat pe gimbal, astfel ?ncat r?mane stabil pe m?sur? ce drona zboar?.

Prelucrarea imaginii la bord

Multe sisteme avansate de gimbale includ electronice la bord pentru a prelucra video ?n timp real. De exemplu, procesoarele construite - pot efectua stabilizarea video, ?mbun?t??irea contrastului ?i chiar sarcini artificiale de interligen??, cum ar fi detectarea sau urm?rirea automat? a obiectelor. Unele gimbale EO/IR ofer? caracteristici precum Live Geo - Etichetare sau desemnare ?int?. Sistemele moderne pot blocheaz? pe Un obiect ?n mi?care automat ?i ?l men?ine centrat ?n cadru - deci - numit ?automat - urm?rire” - prin combinarea algoritmilor de viziune cu controlul mi?c?rii gimbalului. De fapt, echipamentul gimbal poate identifica un vehicul sau o persoan?, apoi a omorat camera pentru a -l urma f?r? probleme. Aceste capacit??i se bazeaz? adesea pe computerul de bord al dronei ?i pe procesorul dedicat al gimbalului care lucreaz? ?mpreun?. ?n rezumat, sarcinile utile ale dronei gimbal nu numai c? stabilizeaz? camera mecanic, dar ofer? ?i procesarea real? a imaginilor de timp (de exemplu, stabilizarea video, urm?rirea obiectelor ?i ?mbun?t??irea) pentru o mai bun? con?tientizare situa?ional?.

Caracteristici cheie

• Imagistica de ?nalt? rezolu?ie ?i zoom: Gimbalele moderne poart? camere HD sau 4K pentru detalii clare. Multe includ lentile zoom optice (adesea 10 × –45 × m?rire), astfel ?ncat operatorii s? poat? identifica ?inte ?ndep?rtate. De exemplu, un gimbal cu zoom optic 30 × poate rezolva caracteristici mici la sute de metri distan?? cu pierderi minime de calitate. Aceast? gam? de zoom (uneori combinat? cu zoom digital) extinde considerabil gama eficient? de supraveghere a dronei.

• Camer? cu infraro?u termic: Aproape toate gimbalele EO/IR ofer? imagini termice cu infraro?u lung (LWIR). Senzorul termic ?vede” c?ldura, permi?and dronei s? detecteze oameni, utilaje sau obiecte calde noaptea sau prin obstruc?ii. Acest lucru este de nepre?uit pentru c?utare - ?i - salvare, pompieri ?i sarcini de securitate. Unele sarcini utile au chiar mai multe benzi IR (de exemplu, atat MWIR cat ?i LWIR) sau nuclee termice r?cite pentru o sensibilitate sporit?.

• Interval de laser/designator: Gimbalele de sfar?it mai ?nalt integreaz? adesea un ochi - Sistem de siguri laser. Intervalul cu laser m?soar? rapid distan?a pan? la un punct de interes, ceea ce permite localizarea precis? a geo - ?i marcarea ?int?. ?n uz militar sau de sondaj, operatorul poate arunca o ?vopsea” laser pe un obiect ?ndep?rtat; Fasciculul reflectat spune sistemului intervalul exact pentru acel obiect. (Uneori, este inclus ?i un designator laser pentru ghidarea muni?iilor.)

• Auto - Urm?rirea ?i analizele video: Multe gimbale ofer? construite - Urm?rirea video. Odat? ce operatorul selecteaz? un obiect (de exemplu, o persoan? sau un vehicul), gimbalul ?i camera ?l vor urma ?n mod autonom. Modele mai avansate ?ncorporeaz? recunoa?terea bazat? pe AI - Procesorul gimbalului poate efectua, de asemenea, ?mbun?t??irea imaginii (reducerea zgomotului, cre?terea sc?zut? a luminii) ?n timp real. Aceste caracteristici inteligente ?nseamn? c? drona poate achizi?iona ?i men?ine concentrarea asupra ?intelor cu o intrare minim? a operatorului.

• Multi - Flexibilitatea senzorului: Podurile gimbale sunt de obicei modulare. O singur? turel? s -ar putea g?zdui dou? sau mai multe Canale: de exemplu, o camer? zoom vizibil?, plus o camer? termic? (?i uneori o lentil? ?C?utare” unghiular?). ?n unele modele, gimbalul poate schimba rapid ?ntre senzori sau vederi. De exemplu, o sarcin? util? EO dubl? ar putea trece la o camer? de zi cu unghi larg atunci cand scaneaz? ?n mare m?sur?, apoi m?ri?i cu lentila teleobiectiv? pe un punct interesant. Alte sisteme includ ata?amente specializate, cum ar fi iluminatorii de reflectoare sau senzorii de mediu.

Aplica?ii

Camerele gimbale de drone sunt utilizate ?ntr -o gam? foarte larg? de misiuni aeriene. Deoarece ofer? imagini ?i date stabile, multi -spectrale, acestea sunt esen?iale pentru sarcinile de supraveghere, inspec?ie ?i analiz?. Cazurile de utilizare obi?nuit? includ:

• Supraveghere ?i recunoa?tere: Dronele militare ?i de drept - O sarcin? util? EO/IR stabilizat? permite UAV s? observe zonele de interes (frontiere, campuri de lupt?, locuri de evenimente) de la altitudine. Suportul stabilizat cu giro v? asigur? c?, chiar ?i atunci cand drona sau elicopterul se mi?c?, camera r?mane blocat pe scen?. Aceasta permite identificarea ?i urm?rirea fiabil? a ?intelor (vehicule, b?rci, persoane) ?n diferite condi?ii.

• C?utare ?i salvare / r?spuns la dezastre: ?n situa?ii de urgen??, drone cu gimbale caut? persoane disp?rute sau evalueaz? daunele. Senzorul termic poate observa semn?tura de c?ldur? a unei persoane ?n p?duri dense sau moloz, chiar ?i noaptea. Odat? g?sit? o ?int?, camera de ?nalt? defini?ie verific? detaliile. Deoarece timpul este esen?ial ?n SAR, linkul video real - timp (combinat cu urm?rirea automat?) ajut? echipajele de la sol s? localizeze rapid victimele. Dup? inunda?ii, incendii sau cutremure, camerele de gimbale ale infrastructurii de sondaj ?i detecteaz? puncte de puncte sau supravie?uitori.

• Inspec?ie, cartografiere ?i sondaj: Dronele industriale transport? adesea gimbale pentru a inspecta liniile electrice, platformele petroliere, conductele sau turnurile celulare. Camera de zoom stabilizat? permite operatorilor s? vad? clar fisuri sau defecte de la o distan?? sigur?. Multe sarcini utile includ, de asemenea, un GPS de precizie ?i un televizor laser pentru a eticheta cu exactitate fiecare fotografie. ?n sondaj ?i fotogrammetrie, o camer? gimballat? (?n special cu un nadir - indicand lentil? larg? - unghi) permite o mapare precis?: platforma constant? produce imagini suprapuse crocante necesare pentru modelele 3D. Gimbalele sunt, de asemenea, utilizate pentru acoperi?/solar - sondajele panoului ?i imagistica agriculturii de precizie.

• Monitorizarea mediului ?i a vie?ii s?lbatice:Conservatorii folosesc drone cu camere gimbale pentru a urm?ri animalele, monitorizarea p?durilor, a zonelor umede sau a ghe?arilor ?i a studia ecosistemele. De exemplu, gimbalele termice pot num?ra animale ?n zori/amurg atunci cand sunt calde ?n raport cu mediul. Imaginile EO/IR ?i ajut? pe cercet?tori s? mapeze s?n?tatea vegeta?iei, incendiile forestiere sau activitatea de braconaj. Posibilitatea de a comuta ?ntre modurile de culoare ?i termice (?i de a ?inta - track) face ca aceste gimbale s? fie instrumente versatile pentru sondajele ecologice.

• Filmare cinematografic? ?i produc?ie media: Regizan?i profesioni?ti ?i echipaje de ?tiri Mount Gimbal Camere pe drone pentru cinematografie aerian?. Un stabilizator de 3 axe este crucial pentru a ob?ine neted, shake - Filme gratuite pentru filme sau evenimente live. Gimbale ?nalte - End cu giro - Stabilizarea permit zborul cu camere de cinema mai grele, ?n timp ce ?nc? capteaz? filme - Imagini de calitate. Chiar ?i pasiona?ii folosesc camere gimbacate pentru a produce panorame ?i videoclipuri de ?nalt? defini?ie. Pe scurt, gimbalele permit fotografii aeriene creative, p?strand camera constant? ?i orientat? ?n timpul c?ilor de zbor complexe.

Figura: Mai multe p?st?i ale camerei gimbale (Sistem UAV Small UAV) - Modulul central ofer? un camp vizual de 360 ??° ?i func?ioneaz? zi sau noapte. Astfel de module gimbale interschimbabile permit dronei tactice s? schimbe rapid senzorii sau s? acopere toate direc?iile.

Aceste exemple ilustreaz? versatilitate de sarcini utile gimbale. Combinand montarea stabilizat?, senzorii de ?nalt? performan?? (EO, IR, lentile zoom) ?i prelucrarea la bord, camerele de gimbale drone servesc nenum?rate misiuni. De la patrulele de securitate la inspec?ia infrastructurii ?i de la studiile faunei s?lbatice pan? la realizarea filmelor, aceste sisteme transform? un UAV ?n mi?care ?ntr -o platform? de imagistic? aerian? fiabil?.

Surse: Literatura tehnic? ?i datele produc?torilor descriu modul ?n care func?ioneaz? gimbalele EO/IR. De exemplu, prezent?rile de ansamblu ale industriei noteaz? c? gimbalele folosesc motoare plus IMUS pentru a stabiliza camerele ?i c? sistemele EO/IR ofer? caracteristici precum viziunea termic? ?i zoom. Notele de aplica?ie ?i rapoartele de ?tiri documenteaz? utilizarea lor ?n supraveghere, c?utare - ?i - salvare, inspec?ie ?i mapare (de exemplu, utilizate pe FLIR ?i alte platforme UAV). Aceste surse confirm? principiile ?i capacit??ile rezumate mai sus.