航拍是怎樣的拍攝手法

航拍是指用直升機(jī)，固定翼飛機(jī)或超輕型飛機(jī)在空中飛行過(guò)程中對(duì)實(shí)景實(shí)物，根據(jù)不同的高度、角度、多方位進(jìn)行攝影，攝像。航拍有很多手段:無(wú)人機(jī)航拍/飛艇航拍，但是載人飛機(jī)真人航拍 航拍是最好的手段，相對(duì)于其他各種遙控航拍手段來(lái)說(shuō)，才是真正意義上的航拍.但是載人航拍成本太高，我現(xiàn)在就一些論壇上和網(wǎng)上關(guān)于遙控航拍的相關(guān)技術(shù)和參數(shù)作些補(bǔ)充: 　　最近在航拍論壇談航拍技術(shù)的航空拍攝文章也逐漸多了起來(lái)，是一個(gè)好現(xiàn)象，好風(fēng)氣，為了能讓更多的想做航拍公司飛控的朋友少走彎路，我也談?wù)勎业暮娇张臄z意見(jiàn)和航空攝影看法，做點(diǎn)指導(dǎo)性的引導(dǎo)，希望能給大家?guī)?lái)一些航拍思路。 　　航拍公司的無(wú)人機(jī)航拍飛控是一個(gè)集單片機(jī)技術(shù)、航拍傳感器技術(shù)、GPS導(dǎo)航航拍技術(shù)、通訊航拍服務(wù)技術(shù)、飛行控制技術(shù)、任務(wù)控制技術(shù)、編程技術(shù)等多技術(shù)并依托于硬件的高科技產(chǎn)物，因此要能設(shè)計(jì)好一個(gè)飛控，缺少上面所述的任何一項(xiàng)技術(shù)都是不可能的，越多的飛行經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)?zāi)転樵O(shè)計(jì)初期提供很多避免出現(xiàn)問(wèn)題的方法，使得試飛進(jìn)展能夠更順利，要知道飛控的調(diào)試主要就是試飛，不比別的自控產(chǎn)品，試飛是高風(fēng)險(xiǎn)的，一旦墜機(jī)，硬件損壞，連事故原因都很難分析，就更難解決問(wèn)題了。這也是成熟的、可靠的飛控很少的原因。 　　據(jù)查，國(guó)內(nèi)公司名稱(chēng)字號(hào)包含“航拍”的公司只有“長(zhǎng)沙天目航拍服務(wù)有限公司”。 [編輯本段]航拍硬件方面：　　很多朋友跟我一談起做航拍飛控需要硬件就是ARM、DSP、FPGA，就我多年來(lái)設(shè)計(jì)老一代飛控以及UP10和UP20飛控感受，其實(shí)硬件并不需要多豪華多高級(jí)，能滿(mǎn)足功能需要，編程使用方便，功能接口全為首選，例如：UP10僅僅使用AVR單片機(jī)就完成了所有的功能，內(nèi)置eeprom除了能完成各種設(shè)置以外，存航點(diǎn)數(shù)據(jù)也戳戳有余。內(nèi)部的ram也能滿(mǎn)足使用需求（不要考慮使用操作系統(tǒng)）。這樣單片化能解決很多硬件間通訊、接口問(wèn)題，增強(qiáng)了可靠性和易編程能力，也能使得飛控做的很小巧。 　　功能齊全的Timer能夠通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)獲取接收機(jī)信號(hào)和輸出舵機(jī)信號(hào)的能力。大部分自制飛控的朋友都采用將自控舵機(jī)信號(hào)和接收機(jī)信號(hào)通過(guò)多路2選一開(kāi)關(guān)芯片實(shí)現(xiàn)遙自控的切換，但是UP飛控直接獲取各路接收機(jī)信號(hào)，其目的是可以將來(lái)自遙控器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為命令值，也就是使用遙控器實(shí)現(xiàn)指令控制，即RPV控制模式。 　　另外還有多余的Timer可以用作計(jì)數(shù)器，比如獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息?？偣驳挠?jì)時(shí)器很有限，必須合理分配和使用它們，有的還同時(shí)發(fā)揮多個(gè)作用。 　　單片機(jī)通常都自帶AD，但基本上最多到10位，并且頂多8～16通道，很多管腿的復(fù)用功能，使得你顧此失彼，無(wú)法直接用來(lái)獲取傳感器的信號(hào)，所以?xún)H用空余的AD通道采集飛控和舵機(jī)的電池電池電壓是很合適的。 [編輯本段]飛控的傳感器一般采用：　　1、AD公司的MEMS角速率傳感器ADXRS150或者ADXRS300，價(jià)格一樣，量程分別為150和300度/秒，目前國(guó)際上流行的小型飛控的首選陀螺，其精度能滿(mǎn)足小型無(wú)人機(jī)的飛行控制。數(shù)量上需要3個(gè)，分別對(duì)應(yīng)3軸 　　2、AD公司的MEMS加速度傳感器ADXL202或者ADXL210，價(jià)格也一樣，量程分別為＋－2g和＋－10g，也是小型飛控的首選。數(shù)量需要2個(gè)，每個(gè)2軸，總共4軸，但是有一軸是重復(fù)的 　　3、氣壓高度傳感器和氣壓空速傳感器。兩個(gè)傳感器雖然都是氣壓傳感器，但是量程是有所區(qū)別的，作為高度傳感器的量程通常選用：15kpa~115Kpa。空速傳感器是差壓傳感器，其量程通常選用0～4Kpa，從而獲得比較高的分辨率。 　　4、如果要控制直升機(jī)、旋翼機(jī)等能懸停的飛機(jī)，還需要磁傳感器以獲取懸停或者低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)頭指向，固定翼飛機(jī)有一定飛行速度，這個(gè)傳感器不是必須的。 　　5、如果要做自動(dòng)降落功能，還必須有超聲波傳感器等測(cè)量對(duì)地高度的傳感器。因?yàn)闅鈮焊叨葌鞲衅鞲鷼鈮簣?chǎng)有關(guān)系，所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間氣壓場(chǎng)變化后，絕對(duì)高度將會(huì)不再準(zhǔn)確，因此飛機(jī)在自動(dòng)滑跑降落時(shí)必須在離地0.5米至1米的平飄需要測(cè)量相對(duì)地面高度的傳感器來(lái)完成。作為固定翼飛機(jī)，不需要自動(dòng)降落的情況下，只需要前3種傳感器，共8路電壓數(shù)據(jù)需要采集。為了獲得高精度，可以采用8路16位的AD芯片來(lái)采數(shù)據(jù)，將AD和傳感器一起做成一個(gè)組件，便于以后升級(jí)處理時(shí)，只需要更換底板（這就是UP10到UP20升級(jí)的思路）。根據(jù)AD的輸出接口選擇和CPU連接，可以是UART、SPI、I2C。 　　GPS通常都是串口通訊的，因此可以將它和CPU的一個(gè)串口連接，而CPU的另外一個(gè)串口通常與數(shù)傳電臺(tái)或者直接與地面站計(jì)算機(jī)連接，以便飛控和地面站雙向通訊，傳遞設(shè)置參數(shù)、航線數(shù)據(jù)等給飛控，而飛控將飛行數(shù)據(jù)向地面站傳輸。 　　CPU再富余的IO口可以用作一些任務(wù)操作，比如停發(fā)動(dòng)機(jī)，照相控制，任務(wù)設(shè)備電平監(jiān)控，任務(wù)設(shè)備控制等。 　　如果感覺(jué)CPU的eeprom存取速度慢，存儲(chǔ)量小，可以外擴(kuò)flash、eeprom等等存儲(chǔ)器，也可以通過(guò)SPI、I2c等接口。這些外部存儲(chǔ)器可以用來(lái)存儲(chǔ)飛行數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)一些諸如照片POS數(shù)據(jù)類(lèi)型的任務(wù)數(shù)據(jù)。 　　在PCB的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要把高頻部分、低頻部分分開(kāi)，避免減少電磁干擾等情況的出現(xiàn)，采用多層板也對(duì)解決電磁兼容性問(wèn)題帶來(lái)幫助。軟件包括飛控內(nèi)部的軟件和地面站的軟件。 　　飛控內(nèi)部軟件是飛控的靈魂，如果只有硬件只是電子垃圾。 　　一談到軟件很多朋友就是討論使用ucos、linux等等的操作系統(tǒng)。其實(shí)作為飛行控制這種實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)的控制系統(tǒng)，不一定要采用操作系統(tǒng)。使用操作系統(tǒng)對(duì)硬件和時(shí)序的控制能力降低，CPU的有效使用率降低，對(duì)內(nèi)存的需求增加。在UP10和UP20中都沒(méi)有采用操作系統(tǒng)。 　　UP10完成了傳感器數(shù)據(jù)采集，GPS信息獲取，接收機(jī)信號(hào)獲取，舵機(jī)控制，與地面站通訊，飛行控制率計(jì)算，導(dǎo)航控制，任務(wù)控制等所有功能。其中舵機(jī)控制和接收機(jī)信號(hào)獲取擁有最高的優(yōu)先級(jí)，與地面站的通訊優(yōu)先級(jí)最低，合理處理CPU的優(yōu)先級(jí)問(wèn)題能夠避免CPU控制時(shí)序的混亂和相互的干涉問(wèn)題。獲取的數(shù)據(jù)　　對(duì)于飛行控制方法問(wèn)題上取決于獲取的數(shù)據(jù)。如果只是簡(jiǎn)單獲得了飛機(jī)的角速率和加速度計(jì)信號(hào)等原始數(shù)據(jù)，控制方法只能采取某些飛控采取的間接姿態(tài)控制方法，也就是說(shuō)在俯仰控制上采用控制空速的方法，角速率只用于阻尼增穩(wěn)作用；在方向控制上采用轉(zhuǎn)彎角速率控制方式?？刂仆猸h(huán)是高度和GPS導(dǎo)航航向。這種控制方法得到的飛機(jī)控制精度不算很好，特別是高度容易出現(xiàn)波動(dòng)。但是控制了飛機(jī)的穩(wěn)定的最核心，所以飛行還算是安全的。 　　如果能夠采取一些計(jì)算方法獲取飛機(jī)的姿態(tài)角，pitch，roll，heading，那么控制方法就變?yōu)樽藨B(tài)控制了。采用姿態(tài)控制時(shí)，內(nèi)環(huán)變成了副翼控制飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎坡度和升降舵控制飛機(jī)的俯仰角度（加一定的限制）。這種控制是飛機(jī)最正確的控制方式，因此其控制精度是相當(dāng)高的，穩(wěn)定性也增強(qiáng)很多。但是這種計(jì)算方法很復(fù)雜，都是浮點(diǎn)數(shù)矩陣運(yùn)算，對(duì)CPU的運(yùn)算能力要求很高，所以需要引入ARM、DSP等32位浮點(diǎn)運(yùn)算能力很強(qiáng)的處理器。UP20中增加了ARM專(zhuān)門(mén)用于飛行姿態(tài)計(jì)算，并將計(jì)算出來(lái)的姿態(tài)數(shù)據(jù)交給UP10，而UP10原來(lái)的功能絲毫不受影響。如果全新設(shè)計(jì)飛控則UP10前面所進(jìn)行的所有飛行試驗(yàn)就白費(fèi)了。 　　PID控制內(nèi)環(huán)通常采用20Hz以上就足夠了，外環(huán)通常4～6Hz就足夠了，再快已經(jīng)沒(méi)有多大的意義。對(duì)于PID參數(shù)最好能夠通過(guò)與地面站的無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于飛行時(shí)的PID參數(shù)調(diào)整會(huì)帶來(lái)極大的方便，盡量減少飛機(jī)的起落次數(shù)。 [編輯本段]通訊程序部分 　　在編制與地面站的通訊程序部分，一定要考慮到無(wú)線通訊的誤碼率問(wèn)題，所有上下行數(shù)據(jù)必須都要加以校驗(yàn)，特別是飛行航點(diǎn)數(shù)據(jù)這些重要數(shù)據(jù)要反復(fù)校驗(yàn)，一旦錯(cuò)誤將會(huì)將飛機(jī)導(dǎo)航到不可知的方向。 　　導(dǎo)航邏輯一定要嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)于可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題要提前考慮到。 　　對(duì)于可能出現(xiàn)的GPS丟星，發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)，飛機(jī)機(jī)體解體，遙控失靈等問(wèn)題要考慮補(bǔ)救措施。 　　舵機(jī)的反舵設(shè)置，不同布局的混控設(shè)置等最好在飛控中都能實(shí)現(xiàn)。 　　對(duì)于地面站軟件，要考慮到方便、實(shí)用、可靠，美觀是其次的。其實(shí)要設(shè)計(jì)一個(gè)好的地面站也是需要經(jīng)驗(yàn)來(lái)支持的。?地面站軟件功能　　這個(gè)地面站軟件應(yīng)該考慮到如下功能： 　　? 地面站軟件集成化 　　? 可以支持多種地圖：電子地圖，掃描配準(zhǔn)地圖，自定義地圖 　　? 飛行儀表（空速，地平儀，高度，轉(zhuǎn)速，羅盤(pán)，升降率） 　　? 傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) 　　? 飛行中實(shí)時(shí)PID調(diào)節(jié)：地面站實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行數(shù)據(jù)，并動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)曲線，實(shí)時(shí)修改PID增益參數(shù) 　　? 飛行中可以設(shè)定目標(biāo)航點(diǎn) 　　? 可以實(shí)時(shí)操作任務(wù)舵機(jī)位置，操作和顯示任務(wù)IO口 　　? 可使用地面站遠(yuǎn)程控制飛機(jī)飛行 　　? 圖形化方便靈活的航點(diǎn)編輯方式（包括制式航線）：可以直接在地圖上使用鼠標(biāo)增加、刪除航點(diǎn)，可以直接拖動(dòng)編輯所選擇的批量航點(diǎn)，可以手動(dòng)修改航點(diǎn)數(shù)據(jù)。支持單點(diǎn)和所有航點(diǎn)上傳和下載。 　　? 調(diào)整舵機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和中立值 　　? 記錄遙測(cè)數(shù)據(jù) 　　? 顯示飛機(jī)的飛行軌跡和姿態(tài) 　　? 危險(xiǎn)告警(電壓、溫度、GPS狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、高度、爬升率等) 　　? 回放飛行數(shù)據(jù) 　　數(shù)傳電臺(tái)的選擇不要一味的追求發(fā)射功率，可以通過(guò)好的增益天線來(lái)獲得遠(yuǎn)距離的傳輸，飛機(jī)上數(shù)傳的安裝要避免對(duì)舵機(jī)、遙控接收機(jī)、飛控內(nèi)部的傳感器造成干擾。 　　試飛前的準(zhǔn)備工作要做充分，遙自控切換要切實(shí)可靠（調(diào)試初期出現(xiàn)任何問(wèn)題要能及時(shí)切換到遙控狀態(tài)），準(zhǔn)備好試飛計(jì)劃，做好飛行前檢查，做好飛行后總結(jié)，由簡(jiǎn)到難，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 [編輯本段]航拍常見(jiàn)專(zhuān)業(yè)詞匯 　　1色調(diào)。也就是照片的明亮程度。 　　2形狀。物體的獨(dú)立形態(tài)。 　　3大小。一般是指物體的占地面積。 　　4格局。指物體的空間布局。 　　5質(zhì)地。 　　6陰影?？捎脕?lái)顯示地勢(shì)低差別。 　　7關(guān)聯(lián)性。即不同物體間的邊界線。