Системи камер безп?лотник?в: Принципи та додатки

Безп?лотн? пов?трян? транспортн? засоби (БПЛА) зазвичай несуть г?мбал- Зв'язан? навантаження камери для зйомки стаб?льних, високих - як?сних зн?мк?в. Camera Gimbal - це моторизоване кр?плення, яке ма? видиме - св?тлов? (електро - оптичн?, ЕО) та/або ?нфрачервон? (?Ч) датчики та використовують зворотн?й зв'язок Gyro/IMU, щоб скасувати рух л?така. Активно нахиляючи та обертаючи по дек?лькох осях, г?мбал п?дтриму? р?вень камери, незважаючи на рух безп?лотник?в або в?брац?ю. Як поясню? одне джерело галуз?, г?мбал "м?н?м?зу? небажан? рухи та в?брац?? для плавних, ст?йких кадр?в" за допомогою двигун?в та ?нерц?йно? одиниц? вим?рювання (?МУ). Ця стаб?л?зац?я дозволя? камерам безп?лотник?в записувати ч?тке, високе - в?део з розд?льною здатн?стю нав?ть у в?тряних або динам?чних умовах. Наприклад, ?нтегрован? Gimbals "Дайте вв?мкнену камеру або датчику практично в?брац?ю - в?льного руху", створюючи ч?тк? пов?трян? фотограф?? та в?део.

Малюнок: 3 - ос? камера gimbal (DJI Phantom 4) з безчесними двигунами та датчиками, що дозволя? незалежному контролювати поз?хання, крок ? рулон. Це компенсу? рух безп?лотник?в, щоб камера стаб?льно.

Сучасн? кр?плення Gimbal зазвичай використовують 3 - стаб?л?зац?я в?сь (Контроль пориву, кроку та рулону) для повного контролю ор??нтац??. (Деяк? менш? корисн? навантаження використовують 2 - кр?плення в?сь, як? стаб?л?зують лише крок ? кочення; дуже велик? системи додають 4 -? ос? ?л?фта? для додатково? вертикально? компенсац?? руху.) Безщ?рн? електричн? двигуни приводять кожну в?сь, керуючись бортовими датчиками ?МУ (г?роскопи та акселерометри) та контролером. Разом вони виявляють рух ? застосовують л?чильники - рухи в режим? реального часу. Наприклад, якщо безп?лотник нахиля?ться вперед, двигун кроку нахиля? камеру назад, щоб вир?вняти ??. Результат - це плавне в?део нав?ть п?д час швидких маневр?в. Ось чому БПЛА Г?мбали стали незам?нними для пов?тряних зображень: вони Усуньте небажаний рух камери ? дозволити безп?лотнику захоплювати р?зк?, профес?йн? - як?сн? кадри.

Датчики камер EO/IR

Корисн? навантаження на безп?лотник?в часто по?днуються Електро - Оптичний (EO) ? ?нфрачервоний (?Ч) датчики ("подв?йний eo/ir gimbal"). Камера EO - це звичайна висока - розд?льна здатн?сть видима - легка камера (часто HD або 4K), тод? як ?Ч -датчик, як правило, ? тепловою камерою, яка виявля? тепло. Камера EO ф?ксу? прекрасн? в?зуальн? детал? для денних сцен; ?Ч -камера в?дчува? теплов? п?дписи, щоб оператори могли ?бачити? у темряв? або через дим, туман та листя. На практиц? надають EO/IR Gimbals подв?йний - спектр По?нформован?сть: при денному св?тл? канал EO да? кольори або низьк? - св?тлов? зображення, а вноч? канал ?Ч вид?ля? тепл? предмети (люди, двигуни, пожеж?) за ?х тепловим контрастом. Наприклад, теплов? безп?лотники використовують л?нзи, налаштован? на ?нфрачервон? довжини хвил? та внутр?шн? процесори зображення для переведення теплових моделей у видиме в?део. У вс?х випадках зб?рка камери (EO або IR) встановлю?ться на г?мбал, тому вона залиша?ться стаб?льною п?д час летить безп?лотники.

На борту обробку зображень

Багато вдосконалених систем Gimbal включають бортову електрон?ку для обробки в?део в режим? реального часу. Наприклад, побудован? - в процесорах можуть виконувати стаб?л?зац?ю в?део, посилення контрасту та нав?ть завдання штучно? розв?дки, так? як автоматизоване виявлення або в?дстеження об'?кт?в. Деяк? EO/IR Gimbals пропонують так? функц??, як Live Geo - тегування або позначення ц?л?. Сучасн? системи можуть замикати Руховий об'?кт автоматично ? тримайте його в центр? в рамц? - так - назива?ться "Авто - в?дстеження" - по?днуючи алгоритми зору з керуванням рухом Г?мбала. По сут?, г?мбальна установка може ?дентиф?кувати транспортний зас?б або людину, а пот?м убив камеру, щоб безперешкодно сл?дкувати за нею. Ц? можливост? часто покладаються на бортовий комп'ютер безп?лотника та спец?ал?зований процесор Gimbal, який працю? разом. П?дводячи п?дсумок, корисн? навантаження Gimbal Drone не т?льки стаб?л?зують камеру механ?чно, але й забезпечують реальну обробку зображень у реальному час? (наприклад, стаб?л?зац?я в?део, в?дстеження об'?кт?в та вдосконалення) для кращо? ситуац?йно? об?знаност?.

Основн? особливост?

• Високий - Розд?льна здатн?сть зображення та масштабування: Сучасн? Gimbals несуть HD або 4K камери для ч?тких деталей. Багато хто включа? оптичн? зум -л?нзи (часто 10 × –45 × зб?льшення), щоб оператори могли ?дентиф?кувати в?ддален? ц?л?. Наприклад, 30 × оптичний масштабний г?мбал може вир?шити невелик? особливост? сотень метр?в з м?н?мальними втратами якост?. Цей д?апазон масштабу (?нод? по?дну?ться з цифровим масштабом) значно розширю? ефективний д?апазон спостереження безп?лотника.

• Теплово -?нфрачервона камера: Майже вс? EO/IR Gimbals пропонують терм?чну в?зуал?зац?ю Longwave Infrared (LWIR). Тепловий датчик "бачить" тепло, що дозволя? безп?лотнику виявляти людей, машини або тепл? предмети вноч? або через перешкоди. Це неоц?ненно для пошуку - ? - рятувальн? завдання, пожежн? та безпеки. Деяк? корисн? навантаження нав?ть мають к?лька д?апазон?в ?Ч (наприклад, ? MWIR, ? LWIR) або охолоджен? теплов? ядра для п?двищено? чутливост?.

• Лазерний д?апазон/позначення: Вищ? - К?нцев? г?мбали часто ?нтегрують око - безпечна система лазерно? лазерно? системи. Лазерний д?апазон швидко вим?рю? в?дстань до ц?каво? точки, що дозволя? точного гео - розташування та маркування ц?льового. У в?йськовому або опитувальному використанн? оператор може скинути лазерну ?фарбу? на далекий предмет; В?дбитий пром?нь пов?домля? систем? точний д?апазон до цього об'?кта. (?нод? лазерний позначення також включа?ться для кер?вних бо?припас?в.)

• Авто - В?дстеження та в?део -анал?тика: Багато Gimbals пропонують побудован? - у в?дстеженн? в?део. П?сля того, як оператор вибира? об'?кт (наприклад, людина чи транспортний зас?б), г?мбал ? камера автономно сл?дують за ним. Б?льш вдосконален? модел? включають розп?знавання на основ? AI - виявлення людини/транспортного засобу, л?ценз?я - читання табличок тощо) та гео - огорож?. Процесор Gimbal також може виконувати вдосконалення зображення (зменшення шуму, низьке - п?дсилення св?тла) в режим? реального часу. Ц? розумн? функц?? означають, що безп?лотник може придбати та п?дтримувати фокус на ц?лях з м?н?мальним введенням оператора.

• Багато - гнучк?сть датчика: Г?мбальн? стручки зазвичай модульн?. ?дина башта може розм?ститися два ? б?льше Канали: Наприклад, видима масштабна камера плюс теплова камера (а ?нод? ? широкий - кут "пошук" об'?ктив). У деяких конструкц?ях г?мбал може швидко пом?няти м?ж датчиками або видами. Наприклад, подв?йне корисне навантаження ЕО може перейти на ширококутну камеру денного св?тла при широкому скануванн?, а пот?м зб?льшити масштаб з телефото -об'?ктивом на ц?каву точку. ?нш? системи включають спец?ал?зован? кр?плення, так? як осв?тлювач? для прожектор?в або датчики навколишнього середовища.

Заявки

Камери безп?лотник?в використовуються в дуже широкому д?апазон? пов?тряних м?с?й. Оск?льки вони забезпечують стаб?льн?, багато - спектральн? зображення та дан?, вони ? важливими для завдань спостереження, огляду та анал?зу. Поширен? випадки використання включають:

• Спостереження та розв?дка: В?йськов? та права - Правоохоронн? безп?лотники покладаються на Gimbals для ISR (розв?дка, спостереження, розв?дка). Стаб?л?зована корисна навантаження EO/IR дозволя? БПЛА спостер?гати за ц?кавиними областями (кордони, поля битв, м?сця проведення под?й) з висоти. Г?ро -?нсталяц?йне кр?плення гаранту?, що нав?ть коли безп?лотник або вертол?т руха?ться, камера залиша?ться зачиненою на м?сц? под??. Це да? змогу над?йною ?дентиф?кац??ю та в?дстеженням ц?лей (транспортних засоб?в, катер?в, ос?б) за р?зних умов.

• В?дпов?дь пошуку та порятунку / катастрофи: У надзвичайних ситуац?ях безп?лотники з Gimbals шукають зниклих людей або оц?нюють пошкодження. Тепловий датчик може пом?тити теплову п?дпис людини в густих л?сах або щебеню, нав?ть вноч?. П?сля того, як ц?ль знайдеться, камера високо? - визначення перев?ря? детал?. Оск?льки час ? критичним для SAR, справжн? - в?део -посилання на час (по?днане з автоматизованим в?дстеженням) допомага? заземленим ек?пажам швидко знаходити жертв. П?сля повеней, пожеж або землетрус?в, ?нфраструктури обстеження камер г?мбал?в та виявлення гарячих точок або тих, хто вижив.

• ?нспекц?я, картографування та опитування: Промислов? безп?лотники часто несуть г?мбали для перегляду л?н?й електропередач, нафтових установок, трубопровод?в або веж кл?тин. Стаб?л?зована масштабна камера дозволя? операторам ч?тко бачити тр?щини або дефекти з безпечно? в?дстан?. Багато корисних навантажень також включають точний GPS та лазерний дальн?й д?апазон, щоб точно Geo - позначити кожну фотограф?ю. П?д час опитування та фотограмметр?? камера з г?мболу (особливо з над?ром - Широко -спрямований - кутовий об'?ктив) дозволя? точне в?дображення: ст?йка платформа створю? ч?тк? зображення, що перекриваються, необх?дн? для 3D -моделей. Г?мбали також використовуються для обстежень на даху/сонячн?й - Панельних опитувань та точн?й зображенн? с?льського господарства.

• Мон?торинг навколишнього середовища та дико? природи:Консерватор?? використовують безп?лотники з камерами Gimbal для в?дстеження тварин, мон?торингу л?с?в, водно -болотних уг?дь або льодовик?в та вивчення екосистем. Наприклад, теплов? г?мбали можуть рахувати тварин на св?танку/сут?нках, коли вони тепл? в?дносно навколишнього середовища. Ео/?Ч -зображення допомага? досл?дникам в?дображати здоров'я рослинност?, л?сов? пожеж? або браконь?рство. Можлив?сть перемикання м?ж кольоровими та тепловими режимами (? нац?лити - в?дстежувати) робить ц? ун?версальн? ?нструменти для еколог?чних опитувань.

• К?нематичн? зйомки та виробництво мед?а: Профес?йн? режисери та ек?паж? новин Mount Gimbal камери на безп?лотниках для пов?тряно? к?нематограф??. Стаб?л?затор 3 -ос? ма? вир?шальне значення для отримання гладких, трясти - безкоштовн? кадри для ф?льм?в чи под?й наживо. Високий - К?нцев? г?мбали з г?роскопом - Стаб?л?зац?я дозволя? полет?ти з б?льш важкими камерами к?нотеатру, одночасно зн?маючи пл?вку - Як?сн? зображення. Нав?ть любител? використовують камери з г?мбалами для виготовлення високих - Визначення панорам та в?део. Коротше кажучи, Gimbals дозволя? творч? пов?трян? постр?ли, збер?гаючи камеру ст?йкою та ор??нтованою п?д час складних шлях?в польоту.

Малюнок: К?лька стручк?в камер г?мбал?в (Small System Raven) - центральний модуль забезпечу? 360 ° поля зору та роботи вдень або вноч?. Так? вза?мозам?нн? модул? г?мбал?в дозволяють тактичним безп?лотникам швидко зм?нювати датчики або покривати вс? напрямки.

Ц? приклади ?люструють ун?версальн?сть корисних навантажень Gimbal. По?днуючи стаб?л?зован? кр?плення, висок? - датчики продуктивност? (EO, IR, Zoom Lens) та обробка на борту, камери безп?лотник?в виконують незл?ченну к?льк?сть м?с?й. В?д патрул?в безпеки до ?нфраструктурно? перев?рки та в?д досл?джень дико? природи до ф?льму, ц? системи перетворюють рух, що руха?ться, на над?йну платформу пов?тряно? в?зуал?зац??.

Джерела: Дан? техн?чно? л?тератури та виробника описують, як працю? EO/IR Gimbals. Наприклад, огляди промисловост? зазначають, що Gimbals використову? двигун плюс IMUS для стаб?л?зац?? камер, а також системи EO/IR пропонують так? функц??, як тепловий з?р та масштаб. Прим?тки до додатк?в та новинн? зв?ти документують сво? використання в спостереженн?, пошуку - та - порятунку, огляду та картографування (наприклад, як використовуються на FLIR та ?нших платформах БПЛА). Ц? джерела п?дтверджують принципи та можливост?, узагальнен? вище.