Системи за камера со беспилотни летала: Принципи и апликации

Беспилотни воздушни возила (UAV) обично носат Гимбал- монтиран товар на фотоапарати за да се фати стабилна, висока - квалитетна слика. Gimbal на камера е моторизирана монтажа ко?а има видлива - светлина (електро - оптичка, EO) и/или инфрацрвени (IR) сензори и користи повратни информации од Gyro/IMU за да го откаже движе?ето на авионите. Со активно навалува?е и ротира?е по пове?е оски, гимбалот го задржува нивото на фотоапаратот и покра? движе?ето на дронот или вибрациите. Како што об?аснува еден извор на индустри?а, ?имбалните ?минимизични [и] несакани движе?а и вибрации за мазни, стабилни снимки“ со употреба на мотори и единица за мере?е на инерци?а (IMU). Оваа стабилизаци?а им овозможува на камерите со беспилотни летала да снимаат ?асно, високо - видео за резолуци?а дури и во ветровити или динамични услови. На пример, интегрираните гимбали ?даваат камера на табла или сензор практично вибрации - слободно движе?е“, произведува??и ?асни воздушни фотографии и видео.

Слика: Гимбал со камера од 3 - оска (DJI Phantom 4) со мотори и сензори без четки, овозможува??и независна контрола на вилицата, теренот и ролната. Ова го компензира движе?ето на беспилотни летала за да ?а задржи камерата стабилна.

Модерни гимбални монтира?а обично се користат 3 - Стабилизаци?а на оската (Контролира?е на проawева?е, теренот и ролна) за целосна контрола на ориентаци?ата. (Некои помали оптоварува?а користат 2 - оски монтира?а кои ги стабилизираат само теренот и ролна; многу големи системи додаваат 4 -та ?лифт“ оска за дополнителен вертикален надомест на движе?е.) Електрични мотори без четки ?а погодуваат секо?а оска, водени од наборот IMU сензори (гироскопи и акцелерометри) и контролер. Заедно тие откриваат движе?е и применуваат контра - движе?а во реално време. На пример, ако дронот се навалува напред, моторот на теренот ?а навалува камерата назад за да ?а израмни. Резултатот е мазно видео дури и за време на брзи маневри. Ова е причината зошто uav gimbals станаа неопходни за воздушно снима?е: тие Елиминира?те го несаканото движе?е на камерата и да им овозможи на беспилотните летала да снимаат остри, професионални - квалитетни снимки.

Сензори за камера EO/IR

Дронот Gimbal Payloads често се комбинираат Електро - Оптички (ЕО) и инфрацрвена (IR) сензори (?дво?но EO/IR gimbal“). ЕО камерата е конвенционална висока - резолуци?а видлива - лесна камера (често HD или 4K), додека сензорот IR е обично термичка камера што открива топлина. ЕО камерата фа?а убави визуелни детали за дневните сцени; IR камерата ги чувствува топлинските потписи за да можат операторите да ?видат“ во темнина или преку чад, магла и зеленило. Во пракса, ео/ир гимбалите обезбедуваат двоен - спектар Свесност: На дневна светлина, EO каналот дава бо?а или ниски - светлосни слики, а но?е IR каналот истакнува топли предмети (лу?е, мотори, пожари) според нивниот термички контраст. На пример, термичките беспилотни летала користат ле?и подесени на инфрацрвени бранови должини и внатрешни процесори за слики за да ги преведат моделите на топлина во видливо видео. Во сите случаи, склопот на фотоапаратот (EO или IR) е поставено на гимбал, така што останува стабилно биде??и леталото лета.

Обработка на слика на одборот

Многу напредни системи на Gimbal вклучуваат електроника на одборот за обработка на видео во реално време. На пример, изградено - во процесорите можат да извршат стабилизаци?а на видеото, подобрува?е на контрастот, па дури и задачи за вештачко -интелигенци?а, како што се автоматско открива?е или следе?е на предметите. Некои Gimbals EO/IR нудат карактеристики како што се живи гео - обележува?е или целна ознака. Современите системи можат заклучи на Аб?ект за движе?е автоматски автоматски и чува?те го центриран во рамката - така - наречено ?Auto - Следе?е“ - со комбинира?е на алгоритми за визи?а со контролата на движе?ето на Gimbal. Всушност, Gimbal Rig може да идентификува возило или лице, а потоа да ?а засили камерата за да ?а следи непречено. Овие способности честопати се потпираат на одборот на леталото и на посветен процесор на Гимбал кои работат заедно. Накратко, оптоварува?ето со дрон на Gimbal не само што ?а стабилизира камерата механички, туку и обезбедува реална - обработка на слика на време (на пр. Стабилизаци?а на видео, следе?е на предмети и подобрува?е) за подобра свест за ситуаци?ата.

Клучни карактеристики

• Висока - Слика за резолуци?а и зум: Современите гимбали носат HD или 4K камери за ?асни детали. Многумина вклучуваат оптички ле?и за зумира?е (честопати 10 × -45 × зголемува?е) за да можат операторите да идентификуваат далечни цели. На пример, 30 × оптичко зумира?е на зумира?е може да реши мали карактеристики стотици метри оддалеченост со минимална загуба на квалитет. Ово? опсег на зумира?е (понекогаш комбиниран со дигитален зум) во голема мерка го проширува ефективниот опсег на надзор на дронот.

• Термичка инфрацрвена камера: Речиси сите ео/ир гимбали нудат термичко слика?е со долги бранови (LWIR). Топлинскиот сензор ?гледа“ топлина, дозволува??и му на дронот да открие лу?е, машини или топли предмети но?е или преку пречки. Ова е непроценливо за пребарува?е - и - спасува?е, противпожарна заштита и безбедносни задачи. Некои носивост имаат дури и пове?е IR опсези (на пр. И MWIR и LWIR) или оладени термички ?адра за засилена чувствителност.

• Ласерски опсег/диза?нер: Повисоки - Кра?ни гимбали честопати интегрираат систем - Безбеден систем за шире?е на ласер. Ласерскиот опсег на ласерско брзо го мери расто?анието до точката на интерес, што овозможува прецизно обележува?е на ГЕО - Во воена или истражувачка употреба, операторот може да испушти ласерска ?бо?а“ на далечен предмет; Рефлектираниот зрак му кажува на системот точниот опсег до то? предмет. (Понекогаш е вклучен и ласерски назначувач за воде?е муници?а.)

• Автоматско - Следе?е и видео аналитика: Многу гимбали нудат вградено - во следе?е на видео. Откако операторот ?е избере предмет (на пр. Лице или возило), гумбалното и камерата автономно ?е го следат. Понапредните модели вклучуваат признава?е засновано на АИ - (открива?е на човечко/возило, лиценца - Чита?е на плочи, итн.) И гео - мечува?е. Процесорот на Gimbal исто така може да изврши подобрува?е на сликата (намалува?е на бучавата, ниско - засилува?е на светлината) во реално време. Овие паметни карактеристики значат дека дронот може да се здоби?ат со фокус на целите со минимален влез на операторот.

• Мулти - Флексибилност на сензорот: Gimbal парчи?а обично се модуларни. Една единствена бедем може да се смести Две или пове?е Канали: На пример, видлива камера за зумира?е плус термичка камера (а понекогаш и широка ле?а ?пребарува?е“ на агол). Во некои диза?ни, гимбалот може брзо да се разменува поме?у сензорите или погледите. На пример, дво?ниот товар на EO може да се префрли на широка аголна камера кога ?е скенира широко, а потоа да зумирате со телефонските ле?и на интересна точка. Другите системи вклучуваат специ?ализирани прилози како Illuminators или сензори за животна средина.

Апликации

Камерите со беспилотни летала се користат во многу широк спектар на воздушни мисии. Биде??и тие обезбедуваат стабилни, мулти - спектрални слики и податоци, тие се неопходни за задачи за надзор, инспекци?а и анализа. Случаите за вообичаена употреба вклучуваат:

• Надзор и извидува?е: Воените и законот - Изврзувачките беспилотни летала се потпираат на гимбали за ISR (интелигенци?а, надзор, извидува?е). Стабилизираниот товар на EO/IR му дозволува на UAV да набудува области на интерес (граници, бо?ни поли?а, места за настани) од надморска височина. Gyro - стабилизираната монтажа гарантира дека дури и кога се движи дронот или хеликоптерот, камерата останува заклучена на местото на настанот. Ова овозможува сигурна идентификаци?а и следе?е на целите (возила, чамци, лица) под различни услови.

• Одговор за пребарува?е и спасува?е / катастрофа: Во итни случаи, беспилотните летала со Гимбалс бараат исчезнати лица или проценуваат штета. Термичкиот сензор може да забележи топлински потпис на лицето во густа шума или урнатини, дури и во текот на но?та. Откако ?е се на?де целта, камерата со висока - дефиници?а ги потврдува деталите. Биде??и времето е клучно во САР, вистинската - Временска видео врска (комбинирана со автоматско следе?е) им помага на екипите на зем?ата брзо да ги лоцираат жртвите. По поплавите, пожарите или зем?отресите, инфраструктурата за анкета на гимбални фотоапарати и откри?те жаришта или преживеани.

• Инспекци?а, мапира?е и истражува?е: Индустриските беспилотни летала често носат гимбали за да извршат увид во електрични линии, нафтени лажици, цевководи или мобилни кули. Стабилизираната камера за зумира?е им овозможува на операторите ?асно да гледаат пукнатини или дефекти од безбедно расто?ание. Многу носивост, исто така, вклучуваат прецизен GPS и ласерски опсег за прецизно Geo - Означете ?а секо?а фотографи?а. Во преместува?ето и фотограметри?ата, камерата со Gimball (особено со надир - покажува??и широко - ле?и со агол) овозможува точно мапира?е: стабилната платформа произведува слики со преклопува?е на преклопува?е потребни за 3Д модели. Gimbals исто така се користат за покрив/соларна - истражува?а на панели и прецизно снима?е на зем?оделство.

• Мониторинг на животната средина и дивиот свет:Конзерватористите користат беспилотни летала со гимбални фотоапарати за да ги следат животните, да ги следат шумите, мочуриштата или глечерите и да ги проучуваат екосистемите. На пример, термичките гимбали можат да бро?ат животни во зори/самрак кога се топли во однос на околината. Сликите на EO/IR им помагаат на истражувачите да ги мапираат здрав?ето на вегетаци?ата, шумските пожари или ловокрадството. Способноста да се префрлате поме?у бо?ата и термичките режими (и да таргетираат - песна) ги прави овие гимбали разноврсни алатки за еколошки истражува?а.

• Киноматско снима?е и производство на медиуми: Професионални филма?ии и екипи на вести, монтира?е на Gimbal камери на беспилотни летала за воздушна кинематографи?а. Стабилизаторот од 3 оски е клучен за да се изедначи, тресе - бесплатни снимки за филмови или настани во живо. Висока - Кра? на гимбали со gyro - Стабилизаци?а овозможуваат лета?е со потешки кино камери додека сè уште снимаат филм - квалитетни слики. Дури и хобистите користат гимбализирани фотоапарати за да произведат висока - дефиници?а панорами и видеа. Накратко, Гимбалите овозможуваат креативни воздушни снимки со тоа што ?а одржуваат камерата стабилна и ориентирана за време на сложените патеки на летот.

Слика: Пове?екратни парчи?а на гумбална камера (систем на мал UAV систем на Равен) - Централниот модул обезбедува видно поле и работи од 360 ° ден или но?. Ваквите заменливи модули на Гимбал им овозможуваат на тактичките беспилотни летала брзо да ги менуваат сензорите или да ги покриваат сите насоки.

Овие примери ги илустрираат Разновидност на гимбални товари. Со комбинира?е на стабилизирано монтира?е, високи сензори за перформанси (EO, IR, ле?и за зумира?е) и обработка на одборот, камерите со беспилотни летала служат безбро? мисии. Од безбедносните патроли до инспекци?ата на инфраструктурата и од студиите за животински свет до снима?ето на филмови, овие системи претвораат подвижен UAV во сигурна платформа за воздушно снима?е.

Извори: Техничката литература и податоците на производителот опишуваат како функционираат EO/IR gimbals. На пример, прегледите во индустри?ата Забележете дека Gimbals користат мотори плус iMus за стабилизира?е на фотоапаратите и дека EO/IR системите нудат карактеристики како термички визи?а и зум. Белешки за апликации и извештаи за вести ?а документираат нивната употреба во надзор, пребарува?е - и - спасува?е, инспекци?а и мапира?е (на пр. Како што се користи на FLIR и другите UAV платформи). Овие извори ги потврдуваат принципите и можностите сумирани погоре.