我国最高水平精密离心机研制成功

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星敏感器  以恒星为测量目标,输出其测量坐标系在惯性坐标系下姿态信息的光学测量设备。  单星模拟器  用于对无穷远不同光度和光谱特性的星光进行模拟的装置,一般由星光发生器和平行光管组成。  引用文件  《GB/T
30111-2013 星敏感器通用规范》  《GJB 6395-2008
航天器星敏感器通用规范》  《GJB 8137-2013
星敏感器标定与精度测试方法》   校准用设备  1、精密双轴转台;
2、高低温真空罐;
3、单星模拟器。  星敏感器实验室高低温真空环境下校准  星敏感器是以CCD为光电敏感器件,通过恒星矢量测量空间飞行器姿态的精密仪器,适用于各类地球轨道卫星及空间飞行器。由于空间环境的特殊性,对星敏感器的地面校准需要考虑温变、真空等因素。高低温真空下星敏感器校准装置用于模拟产生高低温真空校准环境,为星敏感器提供高精度的角度位置,实现星敏感器综合环境下的校准。校准装置组成包括:单星模拟器,高低温真空罐,双轴精密转台,测控计算机等。其中,单星模拟器用来模拟多种照度和光谱范围的星光,双轴精密转台作为被校准星敏感器运动姿态模拟装置,高低温真空罐安装在双轴转台转轴框架上,双轴转台的工作台面置于高低温真空罐之内。校准时,星敏感器安装在转台工作台面上,透过高低温真空罐前部安装的光学玻璃观测窗,接收单星模拟器发出的平行光,开展星敏感器在高低温真空环境下姿态测量精度的校准。  方位俯仰信息测试  在星敏感器有效视场内,以1°角度间隔转动转台方位及俯仰轴,使星点像分别落在成像板方位及俯仰方向多个位置,并读取相应的星点坐标位置,每个坐标值采集15次,取均值作为实测值。记录下转台位置信息及星点像坐标信息,由转台位置和星点像实测值计算出该热真空下星敏感器参数集合。

相关度较低的略,提取了与安卓相关的文档,本节全篇为指南,内容较多

精密离心机是高精度惯性导航仪表的关键检测校准设备。高精度惯性导航作为以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统,能根据惯性器件输出解算其在导航坐标系中的速度和位置,在航空航天、国防科技、测绘导航等领域应用广泛。

飞行控制器

飞行控制器是一种机载计算机,它将来自飞行员的控制信息与传感器信息结合起来,调整每个螺旋桨的推力,并根据需要驾驶飞机。

  • 飞行控制包括电机控制、起飞和降落、手动飞行模式

  • 飞机状态信息,如姿态、位置、速度

  • 传感器子组件,如罗盘、IMUs和定位系统。

  • 飞机子组件,如起落架等

  • 飞行限制系统,如地理区域和地理系统

  • 飞机飞行仿真进行测试和调试

飞行控制器的一般概念在上面的飞行控制可以找到。

飞行控制器提供高达10赫兹的详细状态信息,包括:

  • 飞机位置、速度和高度

  • 剩余电池和飞行时间信息

  • 起始位置

  • 传感器信息(罗盘、IMU、卫星定位)

  • 返回home状态

  • 发动机是否打开,飞机是否在飞行

  • 飞行限制和地理系统信息

  • 电机控制

    电机可以通过DJI Mobile
    SDK中的api来打开和关闭。只有当飞机不飞行时才能关掉发动机。如果IMU或罗盘校准错误,或IMU仍在预热,电机将不会打开。

  • 开始及结束飞行

    飞机起降可以通过DJI Mobile
    SDK中的api实现自动化。当飞机在离地1.2米的高空盘旋时,起飞就被认为是完成了。自动起飞只有在电机关闭时才能启动。

    当发出自动着陆命令时,飞机将在当前位置降落并着陆。

  • 飞行控制

    飞机飞行可以通过以下几种方式进行控制

    • 手动: 遥控器控制杆可由用户操作

    • 任务: 简单的高级飞行自动化

    • 虚拟杆: 可以使用DJI Mobile SDK api发送杆命令,模拟手动飞行

    • 手势: 一些飞机会根据用户的手势执行基本的飞行动作。

  • 定向飞行

    遥控器控制棒可以用来让飞机向前、向后、向左和向右移动。然而,如果飞机的方向不明显,就很难从飞行员在地面上的角度对飞机进行可预测的控制。

    有几种飞行方向模式,使飞行更容易:

    • 航向锁定:飞机相对于锁定的航向移动。

    • home锁:飞机相对径向移动到home点。

    • 飞机航向:飞机相对于飞机的前部移动。

  • 飞行限制

    飞机的最大海拔高度和距离home点的最大距离可以用来限制飞机可以飞进的区域。DJI
    Mobile SDK提供了api,允许开发人员查询和更改这些限制。

  • 线上地理空间环境

    GEO系统是一个一流的地理空间信息系统,为无人机操作员提供信息,帮助他们在何时何地飞行做出明智的决定。它结合了最新的空域信息、预警和飞行限制系统、在特定条件下允许飞行的地点解锁无人机飞行的机制,以及对这些决策的最低侵入性问责机制。

飞行控制器管理飞机的几个子部件,包括传感器和起落架。

  • 罗盘

    罗盘测量磁场方向,用来确定飞机相对于北方的航向。如果在靠近磁场干扰的地方飞行,罗盘有时需要校准。罗盘校准将要求用户通过方位旋转飞机垂直和水平。具有多个罗盘的产品(如Phantom
    4)为了简单起见将罗盘状态融合到一个罗盘类中。

  • 惯性测量单元

    IMU包含一个加速度计和陀螺仪来测量线性加速度和角速度。IMU是一个敏感的系统,它依赖于温度,有时需要重新校准。预热由飞行器自动完成,其状态可在飞行控制器状态数据中进行监控。校准可由DJI
    Mobile SDK api在需要时启动。

    有些产品有多个冗余的IMU。Phantom
    4有两个imu,而M600最多可以容纳三个。

  • RTK定位系统

    DJI的产品内置了使用GPS和GLONASS卫星图的消费级卫星定位系统。消费级卫星定位误差只有几米。

    DJI
    DRTK定位系统是一个配件兼容的M600和A3飞行控制器,允许厘米级定位。DRTK是一种利用GPS+GLONASS或GPS+北斗(视DRTK模型而定)进行实时动态卫星定位的系统。

    该系统需要基站和移动基站接收器,两者通过无线链路连接在一起。基站接收器部署在地面的已知位置,而移动基站部署在飞机上。基站和移动基站都会同时出现类似的卫星信号错误。由于基站位于已知位置,可以向移动基站实时发送校正信息,使得移动基站相对于基站的定位信息精确到厘米。

    该移动基站配有两个天线,可以部署在飞机的两侧。由于这两种天线的位置可以组合成一个航向矢量,在强磁场干扰的环境中(如靠近大型金属结构或高压线路),该方向矢量往往比罗盘航向更精确。

摄像机可以用来探测障碍物,准确地确定相对位置和速度。这些摄像头通常安装在面向下的产品上,用于定位和向前检测障碍物。它们与用于拍摄照片和视频的主相机是分开的。

  • 自主避障

  • 定位

  • 智能飞行助手

    开发人员还可以获得飞机前方障碍物的警告和距离信息。

部分产品有起落架,飞行时收回,着陆时展开,如果有的话,可以通过编程的方式展开,避免自动触发

  • 运输模式 下,起落架将与机身处于同一几何平面,便于运输。

飞机的飞行时间由飞机的总质量、飞机上可用的存储能量、飞机飞行的环境以及飞机如何飞行决定。与在无风轻载条件下悬停相比,在逆强风条件下重载快速飞行的飞行时间更短。

在飞行过程中,飞行控制器和智能电池将根据飞行过程中收集的数据,共同估算当前飞行的剩余时间。它还将提供从当前位置返回原点或立即着陆所需电池百分比的估计。

此外,还可以设置两个手动电池阈值,以便在电池电量不足时自动控制飞机的行为。

  • 返回原点:阈值通常设置在25%到50之间,如果超过阈值,将自动启动一个返回原点的警告。如果10s内没有行动,然后飞机将自动返回原点。返回原点可以按遥控器的
    “return home”键取消

  • 就位:阈值通常设置在10%到25%之间,如果超过了就会立即着陆

飞机可以在以下几种情况下自动返航:

  • 智能模式:由飞行员通过APP或遥控器命令

    按 return home 键即可,几乎是完全控制,智能RTH也可以通过DJI Mobile
    SDK启动和取消。

  • 故障保险:如果遥控器和飞机之间的无线连接丢失

    如果成功地记录下了原点,并且罗盘正常工作,如果遥控器信号丢失超过3秒,故障保险RTH将自动激活。如果重新建立遥控器信号连接,第四个过程(故障保险RTH激活)可能被中断,操作员可能重新控制飞机。

    在某些任务中,当失去信号连接时,不希望立即返回原点。可以使用DJI
    Mobile SDK api配置故障安全行为。

  • 低电量:如果电池电量下降到一个足够返回原点的阈值,但又不足以让你立即紧急降落

    当电池电量低于阈值(通常是25%~50%)飞机请求返回原点。当它这样做时,监视飞行控制器状态的DJI
    Mobile SDK api将更新为包含此请求,同时远程控制器将开始发出哔哔声。

    RTH过程可以通过按遥控器上的home键取消,或者使用SDK通过应用程序发送取消命令来取消。

当自动返航时,飞行器将上升到最低高度,利用GPS定位飞到原点位置,然后着陆。

开机后飞机第一次起飞的位置自动设置为起始点。在此之后,原点可以通过DJI
Mobile
SDK中的api进行更新,但仅限于距离初始起飞位置、当前飞机位置、当前移动位置或当前遥控器位置(对于具有GPS功能的遥控器)30米以内。

如果起飞时GPS信号不足以记录原点位置,则在GPS信号足够强时记录家庭位置。当在恶劣的卫星信号环境下起飞时,开发人员应确保所设置的起始点在用户的期望范围内。

遥控器与飞机之间的无线连接有时会在距离过大或障碍物阻碍连接时丢失。

如果链接丢失3秒,飞机将开始执行故障安全行为。行为选项包括:

  • 自动返回原点

  • 悬停在位置上

  • 着陆在位置上

使用DJI Mobile
SDK的应用程序可以通过Lightbridge无线通信链路与部署在飞机上的DJI机载SDK应用程序通信。

DJI Mobile
SDK使开发人员能够检测机载SDK应用程序是否连接到飞行控制器,并向其发送和接收数据。数据的大小不能大于100个字节,并且将以每14ms增加40个字节的速度发送。

大疆飞机飞行控制器支持仿真模式,以更快、更安全的开发应用。飞行控制器接受控制命令,并使用它们来模拟传感器和状态信息。应用程序可以先在模拟器中进行测试,然后再将产品投入现场。

模拟器可以使用DJI Mobile
SDK启动和停止。模拟器的程序控制意味着在每次构建应用程序时,连续集成环境都可以利用模拟器进行全面的应用程序测试。

windows应用程序(P4是mac应用程序)可用于可视化模拟飞行。

DJI Mobile
SDK中的虚拟杆功能模拟遥控器的操纵杆,因此飞机可以自动飞行,任何人都可以手动飞行。与任务相比,这是一种更复杂,但更灵活的自动化飞行方式。

虚拟杆api有几种重要的操作模式需要理解。

  • 坐标系

    可以选择地面坐标系,也可以选择机身坐标系。所有水平移动命令(X、Y、俯仰、横滚都将相对于坐标系统。

  • 横滚俯仰控制模式 roll pitch control mode

    水平移动飞机的虚拟操纵杆命令可以设置为X/Y速度,也可以设置为横滚/俯仰角度。较大的横滚角和俯仰角分别导致较大的Y和X速度。横滚角和俯仰角总是相对于水平方向的。横摇和俯仰方向依赖于坐标系,可能会让人混淆。为了方便起见,下面给出了飞机如何根据坐标系统和横滚俯仰控制模式运动的详细表格。这些都可以用坐标系的定义来计算。

    Coordinate:坐标

    RollPitchControlMode:横滚仰俯控制模式

    Aircraft Heading : 飞机航向

    FlightControl Data.Pitch: 飞行控制 俯仰数据

    FlightControl Data.Roll :飞行控制 横滚数据

    Coordinate RollPitch Control Mode Aircraft Heading FlightControl Data.Pitch FlightControl Data.Pitch FlightControl Data.Roll FlightControl Data.Roll
    Ground Angle North Go South Go North Go East Go West
    Angle East Go South Go North Go East Go West
    Ground Velocity North Go East Go West Go North Go South
    Velocity East Go East Go West Go North Go South
    Body Angle North Go South Go North Go East Go West
    Angle East Go West Go East Go South Go North
    Body Velocity North Go East Go West Go North Go South
    Velocity East Go South Go North Go East Go West
  • 偏航控制模式

    可设置为角速度模式或角度模式。在角速度模式下,偏航参数指定旋转速度,单位为
    度/秒,偏航受所使用的坐标系的影响。当偏航控制模式设置为角度模式时,值将被解释为地面坐标系中的角度。请确保您选择了正确的坐标系。

  • 垂直油门控制模式

    垂直运动可以用速度或位置来实现。位置是相对于起飞位置的高度。速度总是相对于飞机的,不遵循典型的坐标系约定(垂直速度正导致飞机上升)。

我们常说稳若磐石,可它比磐石还稳10倍;我们常说精细如发丝,可它转动时的半径偏差仅是发丝的1/80。而即便条件如此苛刻,它还是一位超级“链球手”:能够让10公斤的物体,通过每圈时间差仅为1纳秒的稳定旋转,达到100倍的重力加速度。

Camera 相机

相机捕捉照片和视频。可以选择许多不同的操作模式、分辨率、帧率、曝光设置、图片设置和文件类型。相机有本地存储来保存媒体,通常是SD卡,在某些情况下是固态硬盘。
本指南涵盖了大疆相机提供的大量设置、模式和功能。关于相机概念的更一般的描述可以在这里找到。

这就是国家重大科学仪器设备开发专项——高精度惯性仪表校准检测装置——达到最高载荷10kg、相对标准不确定度10—6、稳态线加速度100g等领先指标的我国最高水平精密离心机。近日,科技日报记者走进中国工程物理研究院总体工程研究所,探访这套“大G值”“高精度”重大科学仪器。

云台 Gimbal

之前一直知道这个是干什么的,也知道它的功能,今天请教同事才知道这是个专有名词“云台”。

固定在飞机上的摄像机将记录随飞机移动时俯仰和滚动的图像。多旋翼飞机需要俯仰和滚动才能简单地水平移动,因此无法获得稳定的水平拍照。

云台是当运载工具(mount在这里翻译为支架或运载工具,如飞机)移动时,用来保持相机或传感器水平的。云台有三个电机控制垂直轴的旋转。云台将陀螺仪信息反馈给电机控制器,以补偿运载工具的旋转运动。

除稳定外,三个电机还可用于控制摄像机指向的方向,并可用于平稳的跟踪目标或平移镜头。三个旋转轴称为俯仰,滚转和偏航,云台定向称为其姿态。(可以在飞行控制概念中找到这些轴的说明)

云台围绕每个轴旋转具有机械限制。当传感器安装在云台上时,从运载工具到传感器需要许多数据和控制线。这些控制线通常捆绑在电缆组件或柔性电路中,这两者都将限制云台的可用旋转。此外,云台也将限制旋转,因此相机无法看到起落架或产品本身。

DJI Mobile
SDK可以访问云台功能,状态和控制。云台可以进行多种设置,定义其工作模式以及如何补偿运动。

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云台功能因产品线而异。因此,DJI Mobile
SDK提供了运行时使用的云台功能字典。云台功能包括:

  • 哪些轴是可控的

  • 每个轴的机械停止

  • 是否可以自定义手动控制的响应速度

  • SmoothTrack是否可用和可定制

  • 终点是否设置可用和可定制

  • 电机控制是否设置可用和可定制

云台有几种工作模式,用于定义云台如何跟随飞机运动,以及有多少轴可用于控制。

  • FPV(First Person
    View第一人称视角)模式
    :只有仰俯可控。偏航和滚动将相对于产品固定,而俯仰保持可控。

  • 偏航跟随模式:俯仰和滚动是可控的。偏航将遵从产品航向。

  • 自由模式:俯仰,滚转和偏航都是可控的,这意味着云台可以独立于产品的偏航而移动。在此模式下,即使产品偏航发生变化,相机也将继续指向相同的世界方向。

云台组件以高达10
Hz的频率将状态信息推回移动设备。状态信息包括当前姿态,校准状态,校准偏移,工作模式以及云台是否处于机械停止状态。

2011年,作为首批国家重大科学仪器设备开发专项之一,中国工程物理研究院总体工程所启动了“高精度惯性仪表校准检测装置研制及应用”项目。这是一次真正意义上“从零起步”的自主创新——此前,拥有同级别该设备的世界发达国家,就连它的测量模型、技术路线数值模拟方法、基本算法都“秘而不宣”,更别说设计制造、安装工艺。

自定义控制

通过DJI Mobile SDK,云台可以通过两种方式移动:

  • 在一段时间内移动一个角度

  • 向某个方向以一定的速度移动

当使用角度模式旋转云台的俯仰,滚转和偏航时,云台的旋转角度可以定义为绝对相对

当使用速度旋转云台的俯仰,滚转和偏航时,方向可以设置为顺时针或逆时针。

目前,该离心机已达到最高载荷10公斤、相对标准不确定度10-6、稳态线加速度100g等领先指标。它的研制成功也填补了我国1g—100g量程范围内,加速度相对不确定度达到10-6量级的精密离心机空白。

重置

云台可以重置,其俯仰,滚转和偏航将设置为0度。复位位置为水平指向,与飞机头方向相同。

对于X3,X5和X5R,俯仰不会设置为0度,而是会保持当前俯仰。

云台将在通电时自动校准,但也可以通过SDK
API进行校准。当云台校准时,用户将看到相机围绕所有三个轴旋转几秒钟。

在校准期间,产品应该是静止的(不是飞行,或被保持)和水平。对于具有可调节有效载荷的云台,在进行校准之前,应当存在并平衡有效载荷。

笔者在设备现场看到,这套总重2.4吨、转盘直径约2.2米的重大仪器,被安装在一个重达2000吨的水泥平台上,通过弹簧从横向和纵向两个方向进行支撑。工作中,它能够以300转/分钟的转速,将最大载荷10公斤的物体,通过旋转达到100倍的重力加速度。在转速精准控制方面,它每圈旋转的时间差仅为1纳秒;在动态半径变化控制方面,由离心力等产生的转轴偏差,仅控制在头发丝的1/80。

微调滚动

云台滚动可以通过自定义偏移进行微调。自定义偏移的范围是[-10,10]度。如果偏移为负,则云台将按逆时针方向微调到指定的度数。

高精度惯性仪表校准、检测用精密离心机研制集系统设计技术、控制技术、驱动技术、制造技术、测量技术、分析技术、试验技术于一体,是综合性要求较高的系统工程,完成的每项工作都承载了中物院总体所科研团队无数日夜的辛勤付出。研发中,单就相对标准不确定度评定这一个技术点,该团队都是先从基础理论分析着手,对影响该指标的20多个影响因素进行了系统的研究分析,完成了包括设备自身的制造、安装、测量误差补偿计算,地球引力、地脉动,空气温度、湿度,甚至月球引力、天体运行等影响参数相互关系,开展了繁杂的定量分析计算,并利用一台正在研制的精密离心机系统开展了大量的测试与验证,最终才建立了科学合理的指标评定数学模型。

平衡

可以容纳自定义有效载荷的云台(如Ronin
MX)要求有效载荷的质心位于云台的旋转中心。调整有效载荷位置以实现这些的过程称为平衡。

提供平衡API以启动平衡测试并返回平衡结果。在开始云台校准之前,需要对有效负载进行适当平衡。

Osmo和Ronin-MX可用于手持配置,并允许对云台如何响应用户移动进行额外的自定义。

其他略

“无人行走地面的稳定性大约在10—5左右,而高精度离心机则要求稳定性是地面的10倍即10-6,如此精密的要求,其背后的研制难度可想而知。”项目负责人、中物院总体所党委书记黎启胜研究员告诉记者,在设备的设计、研制、安装、测试中,中物院总体所攻关团队先后在设计、工艺、材料、装配等领域填补多项空白,其中双向大承载力高精度空气轴承、精密电机、精密测量系统、微震动隔震系统等核心部件均由科研人员自主设计完成,先后申请专利达25项,推动国内加工制造、新材料等领域多项技术进步。

空中链接

AirLink描述了飞机,遥控器,手持摄像头和移动设备之间的无线连接。

DJI产品中使用四种类型的无线链接:

  • WiFi

  • OcuSync

  • Lightbridge

  • Auxiliary

无线通信链路提供了很大的灵活性,但也有局限性。随着设备之间的间隔增加,以及随着其他通信链路的干扰增加,无线通信的设备之间出现障碍,链路将降级。

有关所有飞机产品无线链路类型的详细表格,请参阅产品介绍。

Osmo不包含在此表中,并使用自身与移动设备之间的WiFi无线链接。

WiFi用作飞机和手持相机产品的无线通信链路。至于飞机,遥控器可以充当WiFi接入点并且飞机和移动设备将其作为客户端加入。有些飞机本身也充当了AP,允许移动设备直接连接。对于Osmo也一样,移动设备作为客户端加入Osmo
AP。

可定制的无线链路方面包括:

  • SSID

  • Password

  • WiFi频段

该所所长邱勇研究员表示,作为典型的军民融合项目,精密离心机的研制成功将填补我国大量程高精度惯性导航仪表设备检测校准的科学仪器领域空白,推动我国大地测量、石油钻探,及航空、航天、精确制导等国防重大领域的科技进步,并使总体所在土木工程、军工环境模拟、快加速、多自由度过载模拟、载人、精密检测等离心机领域跻身国际先进水平。

作为Lightbridge系列的一部分,DJI最新开发的OcuSync传输系统在所有传输速度下的性能远远优于Wi-Fi传输。OcuSync还使用更有效的数字压缩和信道传输技术,即使在具有强无线电干扰的环境中也能够可靠地传输高清视频。与传统的模拟传输相比,OcuSync可以用720p和1080p传输视频

相当于4-10倍的质量,没有色偏,静态干扰,闪烁或其他与模拟传输相关的问题。即使使用相同数量的无线电传输功率,OcuSync也会比4.1mi的模拟传输更远。

在起飞之前,OcuSync将自动扫描环境并选择干扰最低的频段,确保更稳定的视频传输。在飞行过程中,它会发送关键飞行参数以便在SDK中查看,并支持照片和视频的最大下载速度为40Mb/s。

在使用中,这是平滑或中断传输,短或长飞行范围与干扰或GPS信号丢失后的短或长恢复时间之间的差异。此外,由于WiFi使用传统的协议栈,因此需要更长的时间

  • 从几秒到几十秒 –
    才能连接并在信号丢失后重新连接但是OcuSync使用跨层协议设计,它可以在一秒钟内建立或重新建立链接。

除了点对点视频传输,OcuSync还支持与多个设备的无线连接。例如,您可以同时将DJI
护目镜,遥控器和Mavic无线连接到OcuSync。您还可以添加其他遥控器,以便可以使用两个遥控器控制Mavic或共享第一人称视角视频。

Lightbridge由DJI开发,专门用于2.4
GHz频段的长距离,强大的空中通信,并用作遥控器和飞机之间的链路。它提供比WiFi更多的范围,在某些产品中通信长达5公里。

Lightbridge有8个可选择的频道。频道选择可以手动完成,也可以留给无线电台确定哪个频道干扰最小。可以通过测量数据速率和通道质量来了解通道的性能

一些带有Lightbridge无线链路的遥控器也有一个辅助视频端口。此端口可用于将HDMI或SDI格式的实时流发送到外部设备。

标签: 测量系统 导航仪 离心机

Lightbridge配件

DJI还有一个独立的配件产品Lightbridge
2,可以集成到机身,如S1000。该产品包括一个安装在飞机上的模块和一个用于地面控制的遥控器。该产品的目的是将远程控制命令传播到飞机上,并将传播遥测和视频数据到遥控器。

与使用Lightbridge技术的即用型系统相比,该附件在实时视频流中提供了两个附加功能:

  • 飞机上的多个视频输入可以组合成画中画直播视频流

  • 屏幕显示模式将飞机姿态信息覆盖到直播视频流上

画中画

该配件提供多个视频输入,以适应FPV摄像机和DJI高清摄像机和云台集成(如Zenmuse
X3或X5)。HDMI和AV端口可用于FPV摄像机,高清云台端口可用于高清摄像机和云台集成。

来自两个摄像机的视频流可以组合成单个直播流,在画中画PIP模式中一个流在另一个里面。在此模式下,一个摄像机视频作为缩略图放置在另一个摄像机的视频中。

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OSD – On Screen Display 屏幕显示

OSD是实时飞行器状态信息叠加在实况视频流上的过程。使用OSD可以大大简化FPV应用程序,因为通过应用程序处理和显示飞机状态的需求较少。

在飞机和遥控器之间同时使用WiFi和辅助无线链路。辅助链路是低带宽但非常强大的链路,只携带对飞机运行至关重要的控制信息。WiFi链路具有更高的带宽但不太强大,因此携带应用信息和实况视频流。

遥控器

遥控器允许手动飞行,云台和摄像机控制,并为飞机提供强大的无线控制链路。移动设备可以连接到遥控器与飞行器通信,并从摄像机接收实时视频流。

遥控器有杆,轮,开关和按钮可以控制。它有一个用于移动设备的USB连接器,有时还有额外的视频输出端口用于连接外部视频设备。

在某些产品中,遥控器可以主从关系链接在一起,主控制飞机飞行,从控制云台和摄像机。这对于相机应用非常有用,飞行员可以专注于飞行,而相机操作员可以捕捉到好的镜头。

下图说明了Phantom
4遥控器的许多遥控器杆,按钮和滚轮。摇杆可用于控制飞行方向,有时可用于云台。滚轮通常用于云台控制,以及用于控制相机的按钮和返回home点。

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根据飞机的特性,不同的产品具有不同的遥控器,因此应检查每个产品的手册以获取每个遥控器的详细信息。

两个控制杆通常用于飞行控制。移动左右杆可以水平或垂直的控制油门,偏航,俯仰和翻滚。默认情况下,摇杆会映射到表中显示的模式2

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DJI飞机有许多飞行模式,这些飞行模式取决于遥控器的飞行模式开关状态,可用的定位辅助设备以及当时飞机正在做什么。

飞行模式开关可用于确定飞机是否使用定位辅助装置来维持定位,以及是否启用使用任务和虚拟摇杆的自动飞行控制。因此,该开关可用于有效地覆盖定位传感器,并每当飞行员需要时自动飞行。

有四种模式可供选择,其中所有产品都有两种或三种可供选择。

P模式(Positioning定位)

在定位模式中,飞机使用可用于飞行的所有定位辅助装置。这些包括GPS,视觉定位系统和避障系统。如果定位系统不是产品的一部分,如果它们已经被禁用,或者如果环境不允许,则定位系统将不可用(例如,室内环境没有足够强的GPS信号而无法提供GPS定位辅助)。

P模式在没有F模式的遥控器上可启用高级功能,如任务,虚拟摇杆和智能方向控制。在有F模式的遥控器上,禁用高级功能。

因此,如果飞行员需要覆盖Mavic Pro或Phantom
4上的自动飞行,他们应该把飞行模式开关切出P模式。或者,如果他们需要在其他产品上覆盖自动飞行,他们可以将开关移切到P模式。

A模式(Attitude姿态)

在姿态模式下,飞机不使用任何定位辅助设备来飞行。只有气压计用于跟踪高度。此模式下未启用任何高级功能。

对于所有产品,A-Mode可用于从自动飞行中重新获得手动控制。

在A模式中,假设存在足够强的GPS信号并且存在home位置,则GPS仍然可用于自动返回home点。

F模式(Function功能)

在功能模式下,飞机使用所有可用的定位辅助工具,并启用任务和智能方向控制等高级功能。

如果飞行员在执行任务或虚拟杆命令时需要恢复手动控制,则应将飞行模式开关移出F模式。

S模式

运动模式采用全定位辅助,调整飞行器操纵增益值,用以提高机动性,并将最大飞行速度提高到20米/秒,在S模式下禁用避障系统。

S-Mode可用于从自动飞行中重获手动控制。

遥控器与单个飞机相连,如果与不同的飞机一起使用则需要重新连接。如果飞机和遥控器之间的无线链路相同,则可以将遥控器与不同产品型号的不同飞机链接。例如,一个Phantom
3 Professional遥控器用Lightbridge无线链接也可以与Phantom
4飞机一起使用。但是,在混合飞机和遥控器产品型号时,并非所有功能都必须存在。

要进行链接,遥控器必须置于链接模式中(通过DJI Go或DJI Mobile SDK
API)。遥控器将开始发出蜂鸣声,其状态LED将呈蓝色闪烁。然后需要按下飞机上的链接按钮以完成链接过程。例如,Phantom
4上的链接按钮如下所示。

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每个飞机的链接按钮位于不同的位置,应检查产品手册的具体位置。

双遥控器可用于同时控制某些飞机,例如Inspire
1.主遥控器直接与飞机通信并控制飞行。从遥控器从飞机接收视频,但通过与主遥控器通信去中继云台和摄像机控制。

要在此模式下操作,必须将遥控器置于主或从模式,然后使用DJI Go或DJI Mobile
SDK API无线链接在一起。

遥控器背面有两个自定义按钮。自定义按钮不能与飞机通信,仅对移动应用程序有效。DJI
Mobile
SDK中提供了自定义按钮状态,因此如果在应用程序中进行了配置,用户可以使用自定义按钮与应用程序进行交互。

此外,每个自定义按钮都可以设置一个唯一的标记值,可以用作在每个遥控器上存储唯一信息的方法。

注意:自定义按钮1在iOS中默认与DJI
Go绑定。当遥控器连接到移动设备并且按下C1时,显示确认用户想要进入DJI
Go的对话框。确认后,DJI Go将加载。

可以使用DJI Mobile
SDK禁用此行为,但开发人员应告知用户行为更改,以便他们没有意外的体验。

当没有物理遥控器的时候,移动设备上的模拟遥控器可以去控制飞机。它可以模拟左右杆的垂直和水平运动,从而改变飞机的俯仰,滚转,偏航和油门。移动遥控器仅支持模式2控制方式和P模式。

它仅支持Mavic Pro和Spark使用WiFi。

遥控器的GPS附件提高了遥控器定位的准确性。与Inspire
2的动态home点功能配合使用,该功能可以不断更新遥控器的最新位置作为其home点,在环境中移动时可以准确地返回home点。

它仅支持Inspire 2。

智能电池

智能电池提供运行产品所需的能量。与飞行控制器一起,智能电池可以估算剩余飞行时间,并在超过低电池阈值时提供警告。电池很容易在飞机之间调换,大大延长了产品的使用。

两个重要的电池参数是完全充电时可以存储的电量,以及当前剩余的电量。剩余电量随着在产品操作期间从电池汲取能量而改变,并且可以被认为是瞬时参数。当完全充电时它可以存储的能量可以被认为是寿命参数,并且由于电池化学性质随着电池循环而降低。

因此,随着电池老化,它将存储更少的能量,因此总的预期产品使用时间减少。电池寿命通常定义为在新电池充满电能量为其完全充电能量的80%之前可以经历的循环次数。

瞬时参数

瞬时电池参数(例如剩余能量,电压和电流)可用于预测剩余飞行时间或产品使用。剩余能量以毫安小时描述。剩余1000
mAh的电池将能够在耗尽能量之前提供1000
mA的电流。检查从电池汲取的瞬时电流可以预测电池将持续多长时间。

电池剩余能量、电压和电流等瞬时参数可用于预测当前剩余飞行时间或产品使用情况。剩余能量以毫安小时表示。剩余1000毫安的电池可以在耗尽能量前一小时提供1000毫安的电量。检测从电池中提取的瞬时电流可以预测电池的续航时间。

寿命参数

总循环次数、满电和剩余使用时间等寿命参数可以用来决定何时更换电池。应用程序通常需要最少的飞行时间才能达到经济高效,跟踪电池寿命参数可以帮助确定何时更换电池。

需要多个电池的产品既可以为单个电池提供参数,也可以为聚合电池提供参数。这种聚合对于总结多电池系统的性能非常有用。

多电池系统的坚固程度取决于它最薄弱的环节。因此,为了获得最高效率,确保系统中的所有电池的性能相同是非常重要的。

Inspire 2的智能飞行电池内置自加热技术,可在低至-4°F的温度下飞行。

任务

任务可轻松实现自动化飞行。有许多不同的任务类型可以提供不同的产品行为。一些任务可以由飞机上传和管理,而其他任务由移动设备管理。

从移动设备运行的任务可以提供更复杂或可定制的行为,但是如果遥控器和飞机之间的无线链路丢失则可以中断它们。相比之下,从飞机上运行的任务可定制的更少并会受到飞机存储的限制,但是当无线链路丢失时能够继续。

任务控制处理任务的执行。既可以通过专门的任务操作符运行单个任务,也可以使用时间轴连续运行一系列任务和操作。

航点任务是飞机要飞往的一系列预定义点。位置是纬度,经度和海拔高度。航点之间的飞机头和高度要么逐渐改变,要么在航点改变。在每个航点都可以执行一系列的动作。

在执行任务期间,可以使用遥控器控制杆手动调整任务。任务的速度可以加速,减速甚至反向执行。

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航点任务通过飞机上传和执行,但受到飞行控制器中存储量的限制。因此,每个任务只能执行99个航点。

热点任务

在热点任务中,飞机将在称为热点的指定点周围反复飞行恒定半径的圆。海拔高度,速度,热点位置,飞机头和飞行方向都可以定义为任务的一部分。

在任务期间,也可以使用遥控器摇杆手动调整高度,飞机头和半径。

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跟随任务

在跟随任务中,飞机将遵循GPS坐标不断发送到飞机保持间隔和恒定高度。

如果飞机没有收到新的GPS坐标超过6秒,它将悬停在原位。

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主动追踪任务

ActiveTrack任务允许飞机使用视觉系统跟踪移动的主题,并且主题上没有GPS跟踪器。

  • 用户在实时视频视图上定义一个矩形,用于定义要跟踪的主题。

  • 矩形被发送到飞机,并开始跟踪对象

  • 飞机将发送实时更新的矩形跟踪它认为的目标,并要求确认它的跟踪是否正确

  • 确认后,飞机将开始随着主体一起移动,跟随它

  • 如果跟踪算法失去了正确跟踪目标的信心,飞机将返回悬停状态,再次询问目标的确认信息

在任务期间,主摄像机用于跟踪目标,因此云台不能由用户或应用程序控制。飞机可以用遥控器的俯仰,翻滚和油门杆命令手动飞行,使飞机在被跟踪的目标周围移动。

主动追踪任务有三种模式:

  • 跟踪模式

    飞机在目标后面或前面保持恒定距离。一些像Mavic
    Pro这样的产品也支持手势模式和环绕目标的能力。手势模式允许目标确认跟踪,并使用手势拍照。

  • 概要模式

    飞机与目标平行移动而不是后方。

  • 聚焦模式

    飞机的摄像头将自动跟随对象,但飞机不会自动与目标保持恒定距离。你可以使用遥控器控制飞机在被跟踪目标周围移动。

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指点飞行任务

TapFly任务使飞机朝着用户选择的实时视频流上的一个点的方向飞行。任务由实时视频流中的位置目标初始化。计算坐标的3D方向,并且飞机继续沿该方向飞行。当场景充分照明(超过300
lux并低于10,000
lux<照明单位>)时,飞机可以自动避开障碍物。如果飞机达到半径限制,任务停止,用户拉回俯仰杆,或者遇到无法绕过的障碍物,飞机就会停止朝这个方向飞行。

遥控器偏航杆可用于在任务执行期间调整飞机头,也可以调整飞行方向以适应新的偏航。

TapFly仅适用于配备视觉系统的新型飞机。

对于Phantom 4 Professional,有三种TapFly模式:

  • TapFly 向前 – 飞机将飞向目标。前方障碍物感应系统处于活动状态。

  • TapFly 向后-
    飞机将以与目标相反的方向飞行。后向障碍物感应系统处于活动状态。

  • TapFly 自由-
    飞机将飞向目标。用户可以使用遥控器的摇杆控制机头。当飞机侧向飞行时,障碍物感应系统可能无法工作。

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全景任务

全景任务将相机旋转180度或360度,同时拍摄照片,然后可以下载这些照片以呈现全景照片。在全圆模式下,拍摄了8张照片。在半圆模式下,拍摄了5张照片。在任务完成之前,其他命令无法发送到相机。全景任务不支持图像拼接功能,因此必须手动拼接图像。所有图像都将存储在SD卡上。

全景任务仅在OSMO上得到支持。

SDK管理器

应用程序注册使用DJI Mobile
SDK,产品连接,调试和日志服务通过SDK管理器类DJISDKManager来处理。

该类还提供连接到移动设备的产品实例,可以从中访问控制,状态和组件。

应用程序需要获得初始化DJI Mobile
SDK的权限。在应用程序开发期间,需要生成唯一的应用程序密钥并包含在源代码中。首次运行应用程序时,此密钥将被发送到DJI服务器以验证应用程序是否可以使用SDK。如果成功,结果将在移动设备上被缓存。如果没有连接到互联网,移动设备上应用程序的每次后续初始化都将检查本地缓存。

因此,第一次在移动设备上运行应用程序时,移动设备将需要具有互联网连接。之后,初始化DJI
Mobile
SDK不需要互联网连接,但有可用连接时,连接将确认应用程序仍有权控制DJI产品。

此过程称为注册,可通过SDK Manager使用。

注意:有些DJI产品使用WiFi作为移动设备和产品之间的连接。产品是接入点,移动设备是客户端,这意味着移动设备的WiFi连接不会存在互联网连接。如果使用此类产品,则第一次运行应用程序时应该是产品未连接到移动设备,或者移动设备需要具有蜂窝数据连接。首次成功注册后,就不需要连接了。

注册后,应用程序可以连接到产品。类方法startConnectionToProduct可用于启动应用程序和产品之间的连接,假设移动设备已经物理连接到产品(通过USB或WiFi)。

SDK管理器可以在需要时关闭连接。对于iOS,如果需要,SDK
manager可以在应用程序进入后台时自动关闭连接。

连接后,SDK管理器会为连接的产品提供实例。产品实例可用于控制和接收有关产品组件的状态信息。

iOS开发要求移动设备通过USB直接连接到Xcode才能使用本地调试和分析工具。由于一些DJI产品使用USB端口连接到遥控器,这可能使应用程序开发变得困难。

DJI提供了一个Bridge App来解决这个问题。可以在SDK
Manager中打开调试模式,该模式将所有USB通信重新路由到WiFi。运行桥接app的第二移动设备连接到遥控器并中继WiFi通信。或者,如果只有一个移动设备可用,iOS模拟器可以通过WiFi连接到Bridge
App。

SDK Bridge App可以从Apple App Store下载,您可以从这里获得使用Bridge
App的教程。

SDK
Manager还允许iOS应用程序远程记录日志。现场测试在应用程序开发中至关重要,远程日志允许以简单的方式将事件实时记录到远程服务器。

可以在此处找到使用远程日志记录的教程。

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