H? th?ng camera drone gimbal: Nguyên t?c và ?ng d?ng

Xe trên kh?ng (UAV) kh?ng ng??i lái th??ng mang theo gimbal- Tr?ng t?i camera g?n ?? ch?p ?n ??nh, cao - hình ?nh ch?t l??ng. Gimbal camera là m?t giá treo có th? nhìn th?y ???c - ánh sáng (Electro - Quang, EO) và/ho?c H?ng ngo?i (IR) và s? d?ng ph?n h?i GYRO/IMU ?? h?y b? chuy?n ??ng c?a máy bay. B?ng cách ch? ??ng nghiêng và xoay d?c theo nhi?u tr?c, gimbal gi? m?c camera m?c dù chuy?n ??ng b?ng máy bay kh?ng ng??i lái ho?c rung ??ng. Nh? m?t ngu?n c?ng nghi?p gi?i thích, các chuy?n ??ng và rung ??ng kh?ng mong mu?n c?a Gimbal [ES] cho các c?nh quay m??t mà, ?n ??nh b?ng cách s? d?ng ??ng c? và ??n v? ?o l??ng quán tính (IMU). S? ?n ??nh này cho phép máy bay kh?ng ng??i lái ghi l?i r? ràng, video ?? phan gi?i cao ngay c? trong ?i?u ki?n gió ho?c ??ng. Ví d?, các gimbals tích h?p cung c?p cho camera trên b?ng ho?c c?m bi?n m?t s? rung ??ng th?c t? - Chuy?n ??ng t? do, t?o ra các b?c ?nh và video trên kh?ng s?c nét.

Hình: M?t máy ?nh 3 - Gimbal (DJI Phantom 4) v?i ??ng c? và c?m bi?n kh?ng ch?i than, cho phép ki?m soát ??c l?p ngáp, cao ?? và cu?n. ?i?u này bù cho chuy?n ??ng c?a máy bay kh?ng ng??i lái ?? gi? cho máy ?nh ?n ??nh.

Giá treo gimbal hi?n ??i th??ng s? d?ng 3 - ?n ??nh tr?c (Ki?m soát ngáp, cao ?? và cu?n) ?? ki?m soát ??nh h??ng ??y ??. . H? cùng nhau phát hi?n chuy?n ??ng và áp d?ng b? ??m - Chuy?n ??ng trong th?i gian th?c. Ví d?, n?u máy bay kh?ng ng??i lái nghiêng v? phía tr??c, ??ng c? cao ?? nghiêng máy ?nh tr? l?i san b?ng. K?t qu? là video tr?n tru ngay c? trong quá trình ?i?u khi?n nhanh chóng. ?ay là ly do t?i sao UAV Gimbals ?? tr? nên kh?ng th? thi?u ??i v?i hình ?nh trên kh?ng: chúng Lo?i b? chuy?n ??ng máy ?nh kh?ng mong mu?n và cho phép máy bay kh?ng ng??i lái b?t ???c các c?nh quay s?c nét, chuyên nghi?p - ch?t l??ng.

C?m bi?n máy ?nh EO/IR

T?i tr?ng b?ng máy bay kh?ng ng??i lái th??ng k?t h?p Electro - Quang (EO) Và h?ng ngo?i (IR) c?m bi?n (m?t EO/ir Gimbal kép c?a ng??i Viking). Camera EO là m?t ?? phan gi?i cao th?ng th??ng - Có th? nhìn th?y ?? phan gi?i - Camera ánh sáng (th??ng là HD ho?c 4K), trong khi c?m bi?n IR th??ng là m?t camera nhi?t phát hi?n nhi?t. Máy ?nh EO ghi l?i chi ti?t hình ?nh t?t cho các c?nh ban ngày; Máy ?nh IR c?m nh?n ???c ch? ky nhi?t ?? các nhà khai thác có th? nhìn th?y trong bóng t?i ho?c qua khói, s??ng mù và tán lá. Trong th?c t?, EO/IR Gimbals cung c?p kép - quang ph? Nh?n th?c: Trong ánh sáng ban ngày, kênh EO cho màu ho?c th?p - hình ?nh ánh sáng, và vào ban ?êm, kênh IR làm n?i b?t các v?t th? ?m (con ng??i, ??ng c?, h?a ho?n) b?ng ?? t??ng ph?n nhi?t c?a chúng. Ví d?, máy bay kh?ng ng??i lái nhi?t s? d?ng các ?ng kính ???c ?i?u ch?nh theo b??c sóng h?ng ngo?i và b? x? ly hình ?nh bên trong ?? d?ch các m?u nhi?t thành video có th? nhìn th?y. Trong m?i tr??ng h?p, c?m camera (EO ho?c IR) ???c g?n trên gimbal ?? nó v?n ?n ??nh khi máy bay kh?ng ng??i lái bay.

X? ly hình ?nh trên tàu

Nhi?u h? th?ng Gimbal tiên ti?n bao g?m các thi?t b? ?i?n t? trên tàu ?? x? ly video trong th?i gian th?c. Ch?ng h?n, ???c xay d?ng - Trong b? x? ly có th? th?c hi?n ?n ??nh video, t?ng c??ng ?? t??ng ph?n và th?m chí các tác v? th?ng minh nhan t?o nh? phát hi?n ho?c theo d?i ??i t??ng t? ??ng. M?t s? EO/IR Gimbals cung c?p các tính n?ng nh? Live Geo - Tagging ho?c ch? ??nh m?c tiêu. H? th?ng hi?n ??i có th? khóa(chǎn) vào M?t ??i t??ng di chuy?n t? ??ng và gi? cho nó t?p trung vào khung - vì v?y - ???c g?i là t? ??ng - Theo d?i - b?ng cách k?t h?p các thu?t toán t?m nhìn v?i ?i?u khi?n chuy?n ??ng Gimbal. Trong th?c t?, gimbal giàn có th? xác ??nh m?t chi?c xe ho?c ng??i, sau ?ó xoay camera ?? theo d?i nó m?t cách tr?n tru. Nh?ng kh? n?ng này th??ng d?a vào máy tính trên máy bay kh?ng ng??i lái và b? x? ly chuyên d?ng c?a Gimbal, làm vi?c cùng nhau. Tóm l?i, t?i tr?ng gimbal c?a drone kh?ng ch? ?n ??nh máy ?nh m?t cách máy móc mà còn cung c?p x? ly hình ?nh th?i gian th?c (ví d?: ?n ??nh video, theo d?i ??i t??ng và nang cao) ?? nh?n th?c tình hu?ng t?t h?n.

Các tính n?ng chính

• Cao - Hình ?nh và Zoom ?? phan gi?i: Gimbals hi?n ??i mang máy ?nh HD ho?c 4K ?? bi?t chi ti?t r? ràng. Nhi?u ng??i bao g?m các ?ng kính zoom quang (th??ng là ?? phóng ??i 10 ×4545 ×) ?? các nhà khai thác có th? xác ??nh các m?c tiêu xa. Ví d?, Gimbal Zoom Zoom 30 × có th? gi?i quy?t các tính n?ng nh? cách xa hàng tr?m mét v?i s? m?t ch?t l??ng t?i thi?u. Ph?m vi zoom này (??i khi k?t h?p v?i zoom k? thu?t s?) m? r?ng ?áng k? ph?m vi giám sát hi?u qu? c?a máy bay kh?ng ng??i lái.

• Camera h?ng ngo?i nhi?t: H?u nh? t?t c? các gimbal EO/IR cung c?p hình ?nh nhi?t h?ng ngo?i sóng dài (LWIR). C?m bi?n nhi?t có th? th?y nhi?t, cho phép máy bay kh?ng ng??i lái phát hi?n ng??i, máy móc ho?c v?t th? ?m vào ban ?êm ho?c th?ng qua các v?t c?n. ?i?u này là v? giá cho tìm ki?m - và - C?u h?, ch?a cháy và các nhi?m v? b?o m?t. M?t s? t?i tr?ng th?m chí có nhi?u d?i IR (ví d?: c? MWIR và LWIR) ho?c l?i nhi?t ???c làm mát ?? t?ng c??ng ?? nh?y.

• Laser rangefinder/thi?t k?: Cao h?n - K?t thúc gimbals th??ng tích h?p m?t m?t - H? th?ng ph?m vi laser an toàn. K? ?i?u khi?n ph?m vi laser nhanh chóng ?o kho?ng cách ??n m?t ?i?m quan tam, cho phép ??a ?i?m chính xác - v? trí và ?ánh d?u m?c tiêu. Trong s? d?ng quan s? ho?c kh?o sát, ng??i v?n hành có th? th? m?t tia laser s?n trên m?t v?t th? xa; Chùm tia ph?n x? cho h? th?ng ph?m vi chính xác cho ??i t??ng ?ó. (??i khi m?t thi?t k? laser c?ng ???c bao g?m ?? h??ng d?n ??n d??c.)

• Auto - Theo d?i và phan tích video: Nhi?u gimbals cung c?p ???c xay d?ng - Trong theo d?i video. Khi ng??i v?n hành ch?n m?t ??i t??ng (ví d?: m?t ng??i ho?c ph??ng ti?n), gimbal và camera s? t? ch? theo nó. Các m? hình nang cao h?n k?t h?p nh?n d?ng AI - d?a trên (phát hi?n con ng??i/xe, gi?y phép - ??c bi?n s?, v.v.) và GEO - hàng rào. B? x? ly Gimbal c?ng có th? th?c hi?n t?ng c??ng hình ?nh (gi?m nhi?u, t?ng nh? - t?ng ánh sáng) trong th?i gian th?c. Các tính n?ng th?ng minh này có ngh?a là máy bay kh?ng ng??i lái có th? thu ???c và duy trì s? t?p trung vào các m?c tiêu v?i ??u vào v?n hành t?i thi?u.

• Multi - Tính linh ho?t c?a c?m bi?n: V? gimbal th??ng là m? -?un. M?t tháp pháo có th? ch?a hai ho?c nhi?u h?n Các kênh: Ví d?, camera zoom có ??th? nhìn th?y c?ng v?i camera nhi?t (và ??i khi là m?t ?ng kính tìm ki?m r?ng - góc tìm ki?m). Trong m?t s? thi?t k?, gimbal có th? nhanh chóng hoán ??i gi?a các c?m bi?n ho?c ch? ?? xem. Ch?ng h?n, t?i tr?ng EO kép có th? chuy?n sang camera ánh sáng ban ngày r?ng khi quét r?ng, sau ?ó phóng to v?i ?ng kính tele trên m?t ?i?m thú v?. Các h? th?ng khác bao g?m các t?p ?ính kèm chuyên d?ng nh? chi?u sáng Spotlight ho?c c?m bi?n m?i tr??ng.

?ng d?ng

Máy ?nh máy bay kh?ng ng??i lái ???c s? d?ng trong m?t lo?t các nhi?m v? trên kh?ng. B?i vì chúng cung c?p hình ?nh và d? li?u ph? ?n ??nh, ?a n?ng, chúng r?t c?n thi?t cho các nhi?m v? giám sát, ki?m tra và phan tích. Các tr??ng h?p s? d?ng ph? bi?n bao g?m:

• Giám sát & Trinh sát: Quan ??i và Lu?t - Máy bay kh?ng ng??i lái th?c thi d?a vào gimbals cho ISR (trí th?ng minh, giám sát, trinh sát). M?t t?i tr?ng EO/IR ?n ??nh cho phép UAV quan sát các khu v?c quan tam (biên gi?i, chi?n tr??ng, ??a ?i?m s? ki?n) t? ?? cao. Giá treo ?n ??nh con quay con quay ??m b?o r?ng ngay c? khi máy bay kh?ng ng??i lái ho?c máy bay tr?c th?ng ?ang di chuy?n, máy ?nh v?n b? khóa(chǎn) t?i hi?n tr??ng. ?i?u này cho phép nh?n d?ng ?áng tin c?y và theo d?i các m?c tiêu (xe, thuy?n, ng??i) trong các ?i?u ki?n khác nhau.

• Tìm ki?m và c?u h? / ph?n ?ng th?m h?a: Trong tr??ng h?p kh?n c?p, máy bay kh?ng ng??i lái v?i Gimbals tìm ki?m ng??i m?t tích ho?c ?ánh giá thi?t h?i. C?m bi?n nhi?t có th? phát hi?n ra m?t ch? ky nhi?t c?a m?t ng??i trong r?ng dày ??c ho?c ??ng ?? nát, ngay c? vào ban ?êm. Khi tìm th?y m?c tiêu, camera cao - ??nh ngh?a xác minh chi ti?t. B?i vì th?i gian là r?t quan tr?ng trong SAR, liên k?t video th?i gian th?c (k?t h?p v?i theo d?i t? ??ng) giúp các phi hành ?oàn m?t ??t ??nh v? n?n nhan m?t cách nhanh chóng. Sau khi l? l?t, h?a ho?n ho?c ??ng ??t, c? s? h? t?ng kh?o sát máy ?nh Gimbal và phát hi?n các ?i?m nóng ho?c ng??i s?ng sót.

• Ki?m tra, l?p b?n ?? và kh?o sát: Máy bay kh?ng ng??i lái c?ng nghi?p th??ng mang theo gimbals ?? ki?m tra các ???ng day ?i?n, giàn khoan d?u, ???ng ?ng ho?c tháp di ??ng. Camera zoom ?n ??nh cho phép ng??i v?n hành th?y r? các v?t n?t ho?c khuy?t t?t t? kho?ng cách an toàn. Nhi?u t?i tr?ng c?ng bao g?m GPS chính xác và máy ?o ph?m vi laser ?? chính xác ??a ly - g?n th? m?i b?c ?nh. Trong kh?o sát và ch?p ?nh, m?t camera gimball (??c bi?t là v?i nadir - ch? r?ng - ?ng kính góc) cho phép ánh x? chính xác: N?n t?ng ?n ??nh t?o ra hình ?nh ch?ng chéo r? ràng c?n thi?t cho các m? hình 3D. Gimbals c?ng ???c s? d?ng cho mái nhà/m?t tr?i - Các kh?o sát b?ng ?i?u khi?n và hình ?nh n?ng nghi?p chính xác.

• Giám sát m?i tr??ng và ??ng v?t hoang d?:Các nhà b?o t?n s? d?ng máy bay kh?ng ng??i lái v?i máy ?nh gimbal ?? theo d?i ??ng v?t, giám sát r?ng, ??t ng?p n??c ho?c s?ng b?ng và nghiên c?u h? sinh thái. Ví d?, gimbals nhi?t có th? ??m ??ng v?t vào lúc bình minh/hoàng h?n khi chúng ?m áp so v?i m?i tr??ng. Hình ?nh EO/IR giúp các nhà nghiên c?u l?p b?n ?? s?c kh?e th?c v?t, h?a ho?n ho?c ho?t ??ng s?n tr?m. Kh? n?ng chuy?n ??i gi?a các ch? ?? màu và nhi?t (và ?? nh?m m?c tiêu - Track) làm cho các c?ng c? linh ho?t c?a gimbal này cho các kh?o sát sinh thái.

• Quay phim ?i?n ?nh và s?n xu?t ph??ng ti?n truy?n th?ng: Các nhà làm phim chuyên nghi?p và ??i ng? tin t?c g?n máy ?nh Gimbal trên máy bay kh?ng ng??i lái cho ?i?n ?nh trên kh?ng. M?t b? ?n ??nh 3 tr?c là r?t quan tr?ng ?? tr? nên m??t mà, l?c - các c?nh quay mi?n phí cho các b? phim ho?c các s? ki?n tr?c ti?p. High - End Gimbals v?i Gyro - ?n ??nh cho phép bay v?i máy ?nh ?i?n ?nh n?ng h?n trong khi v?n ch?p ?nh - Hình ?nh ch?t l??ng. Ngay c? nh?ng ng??i có s? thích c?ng s? d?ng máy ?nh gimbaled ?? t?o ra m?c cao - ??nh ngh?a toàn c?nh và video. Nói tóm l?i, Gimbals cho phép các b?c ?nh trên kh?ng sáng t?o b?ng cách gi? cho máy ?nh ?n ??nh và ??nh h??ng trong các ???ng bay ph?c t?p.

Hình: Nhi?u v? camera gimbal (h? th?ng UAV nh? c?a Raven) - M? -?un trung tam cung c?p tr??ng nhìn 360 ° và ho?t ??ng ngày hay ?êm. Các m? -?un gimbal có th? hoán ??i cho nhau cho phép máy bay kh?ng ng??i lái chi?n thu?t thay ??i nhanh chóng c?m bi?n ho?c bao g?m t?t c? các h??ng.

Nh?ng ví d? này minh h?a cho tính linh ho?t c?a t?i tr?ng gimbal. B?ng cách k?t h?p g?n ?n ??nh, c?m bi?n hi?u su?t cao - (EO, IR, ?ng kính zoom) và x? ly trên tàu, máy ?nh gimbal drone ph?c v? v? s? nhi?m v?. T? các cu?c tu?n tra an ninh ??n ki?m tra c? s? h? t?ng và t? các nghiên c?u ??ng v?t hoang d? ??n làm phim, các h? th?ng này bi?n UAV chuy?n sang m?t n?n t?ng hình ?nh trên kh?ng ?áng tin c?y.

Ngu?n: Tài li?u k? thu?t và d? li?u nhà s?n xu?t m? t? cách th?c ho?t ??ng c?a EO/IR Gimbals. Ví d?, t?ng quan v? ngành L?u y r?ng Gimbals s? d?ng ??ng c? c?ng v?i IMU ?? ?n ??nh máy ?nh và các h? th?ng EO/IR cung c?p các tính n?ng nh? t?m nhìn nhi?t và phóng to. Ghi chú ?ng d?ng và báo cáo tin t?c ghi l?i vi?c s? d?ng chúng trong giám sát, tìm ki?m - và - gi?i c?u, ki?m tra và l?p b?n ?? (ví d? nh? ???c s? d?ng trên FLIR và các n?n t?ng UAV khác). Các ngu?n này xác nh?n các nguyên t?c và kh? n?ng ???c tóm t?t ? trên.