無人機航拍系統在婚慶中的應用研究

張廣楨+何景峰+何晨輝+何耀華+李航

摘 要： 本文是在大學生創業課題無人機航拍系統在婚慶中的應用研究的基礎上，根據婚慶航拍的需要，設計組裝了一架具有航拍功能的四旋翼飛行器進行婚慶航拍創業。實踐表明該平臺能夠滿足婚慶航拍的需要，航拍圖像清晰、回傳速度快，可滿足婚慶航拍大學生創業的需要。

關鍵詞：無人機 航拍系統 婚慶 飛行控制器

中圖分類號：V249.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）12-0258-01

一、引言

隨著無人機技術的迅速發展，無人機逐漸被廣泛應用到日常生活中。航拍又稱空中攝影或航空攝影，是指從空中拍攝獲得俯視圖。航拍的攝像機可以由攝影師控制，也可以自動拍攝或遠程控制。航拍所用的平臺包括直升機、熱氣球、小型飛船、火箭、風箏、降落傘，多軸，固定翼等，現在越來越多以多軸無人機做平臺[1]。航拍技術日漸成熟，婚慶航拍應運而生。

二、無人機航拍系統硬件方案設計

由于婚慶航拍主要在住宅小區和室內進行，所以無人機航拍系統要求可操控性強。室內干擾信號多，無人機航拍系統抗干擾能力要求比較高，室內結構復雜，要求無人機具有避障功能，根據婚慶航拍任務的特點，我們選擇四軸無人機飛行平臺作為婚慶航拍平臺。四軸無人機飛行平臺相對來說在多旋翼無人機中比較小巧，比較適合在室內空間有限的場合使用，穩定性也能滿足要求，而且技術發展比較成熟。

無人機航拍系統由四軸無人機飛行平臺和地面操控系統組成。四軸無人機飛行平臺具體結構包括：飛行控制器（包含三軸陀螺模塊、三軸線加速度計、高度計、電磁羅盤）、云臺、航拍相機、圖像傳感器、電源、電調和無刷電機。四軸無人機飛行平臺結構如圖1所示。

飛行控制器采用開源APM 2.8飛控，該飛控具有以下特點[2]：

免費開源固件，支持飛機（“ArduPlane”），多旋翼（四旋翼，六旋翼，八旋翼，十旋翼 等），直升機（的“ArduCopter”）和地面車輛（的“ArduRover”）；

通過點擊式的桌面程序完全的規劃任務腳本；

可以支持上百個三維航點；

使用強大的MAVLink協議，支持雙向遙測站和飛行大全 - 宜配網控制命令；

多種免費地面站，包括APM PLANNER ，HK HCS；

跨平臺，支持在Windows，Mac，甚至手機安卓系統，和Linux。在的Windows下使用圖形任務規劃設定工具（蘋果下可用模擬器）Arduino的編程環境，也是完全跨系統的；

自動起飛，降落和特殊的動作命令，例如視頻和照相控制。

航拍云臺采用 DJI大疆 Zenmuse H3-2D云臺，航拍相機采用的Gopro4相機具有較高的分辨率。DJI推出針對GoPro系列相機的Zenmuse云臺產品——Zenmuse H3-2D，H3-2D云臺完全針對GoPro Hero3相機而研制，兩者完美配合達到最佳航拍畫質[3]。它憑借其高精度、高穩定、輕便攜、即插即用等特性，被廣泛被用于影視攝影，廣告航拍等領域。即使飛行器處于高速飛行狀態中，仍能夠精準地控制掛載的GoPro相機保持穩定（角度精度可以達到±0.08°），使畫面輸出達到最佳的效果，航拍圖像采用WIFI傳輸。

超聲波測距模塊采用US-016超聲波測距傳感器，該模塊集發射與接收于一體的測距模塊，并且超聲波相對穩定，受外界干擾少，所以測距精度很高，與國外的SRF05，SRF02等型號超聲波測距模塊性能與精度無相上下[4]。該超聲波模塊具有高精度，盲區近等優點，并且盲區只且僅有2cm，測量距離范圍為2cm-450cm，非常適合避障飛行測距。

三、總結

1.操縱動作大（操縱動作大表現在無規律頻繁的改變飛行姿態或云臺鏡頭的運動，而大多數情況下，攝影的好壞，畫面穩定是首要。所以切記，進入拍攝環節時飛機的姿態和鏡頭的運動要穩，勻速和柔和，需提前想好下一步動作，再相應柔和的進行動作變化，否則畫面會眩暈）

2.畫面不流暢（畫面抖動不穩定，造成原因，或者是空氣流擾動造成，或者是我們太注意細節，比如太關注屏幕上的疊加數據，操縱飛行姿態出現了遲疑）

3.畫面露槳（鏡頭畫面中出現槳葉這點，可能會被有很多人忽略，好的航拍作品基本不會露槳，影響畫面美感，航拍時要盡量避免露槳現象）

參考文獻

[1]走進無人機微信公眾號。

[2]新編APM2.8中文入門手冊。

[3]大疆 Zenmuse H3-2D云臺說明書。

[4]US-016超聲波測距傳感器說明書。