航拍

摄影术语
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航拍又称空拍空中摄影航空摄影,是指从空中拍摄地球地貌,获得俯视图,此图即为空照图。航拍的摄像机可以由摄影师控制,也可以自动拍摄或远程控制。航拍所用的平台包括飞机直升机热气球小型飞船火箭风筝降落伞等。为了让航拍照片稳定,有的时候会使用如Spacecam等高级摄影设备,它利用三轴陀螺仪稳定功能,提供高质量的稳定画面,甚至在长焦距镜头下也非常稳定。
航拍图能够清晰的表现地理形态,因此除了作为摄影艺术的一环之外,也被运用于军事交通建设、水利工程生态研究、城市规划等方面。2010年代之后,由于多轴遥控飞行器的普及,有不少业余玩家进行航拍活动。
中文名
航拍
外文名
Aerial photograph
又    称
空中摄影或航空摄影
起源用途
实现航拍的摄影师和气球驾驶者
硬    件
传感器 飞行装备
工作过程
共8路电压数据需要采集

历史

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纳达尔是首位实现航拍的摄影师和气球驾驶者,他于1858年在法国巴黎上空拍摄。航拍的军事用途于第一次世界大战期间由飞行员得到了发展,新沙佩勒战役是其中著名的战役之一。

用途

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挑战

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空中摄影的挑战包括:
  • 透视矫正-空中拍摄的照片,往往采取某一定角度拍照。这意味着,角度不正确的照片将与附近的物体大于远的物体。透视矫正扭曲的形象,以便在同等大小的物体的真实世界有同等大小的照片,见正射影像
  • 注册-空中拍摄的照片通常映射到现实世界中的物体(例如街道、建筑物等),航空照片可以转换成一系列线的道路上载的照片。
  • 拼接-创建一个大面积的航空照片拼接这些照片,使他们形成一个单一的大型照片,此过程将创建“天衣无缝”的图像。

著名的航空摄影师

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  • Nadar (1820–1910)
  • Eduard Spelterini(1852–1931)
  • O. G. S. Crawford (1886–1957)
  • Walter Mittelholzer (1894–1937)
  • Ladislaus Almásy (1895–1951)
  • 亚恩·阿蒂斯-贝特朗(Yann Arthus-Bertrand,1946)
  • Antoine de Saint-Exupéry (1900–1944)
  • Roger Henrard (1900–1975)
  • Boris Carmi (1914–2002)
  • Roger Agache(* 1926)
  • Georg Gerster (1928)
  • Irwin Scollar (1928)
  • Otto Braasch (1936)
  • Gerhard Launer (1949)
  • 乔治‧史坦梅兹(1957)
  • 横山松三郎:日本军人,于1878年在日本首次使用气球进行空中摄影。
  • 德川好敏:日本军人,于1911年在日本首次使用飞机进行空中摄影)。
  • 齐柏林:导演,执导台湾首部空拍影像制作的电影《看见台湾》。
  • 陈敏明:办有多场摄影展览并出版多本空拍书籍。

以航拍方式拍摄的纪录片

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硬件

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传感器

删企户1巴验户、AD公司的MEMS角速率传感器ADXRS150或者ADXRS300,价格一样,量程分别为150和300度/秒,国际上流行的小型飞控的首选陀螺,其精度能满足小型无人机的飞行控制。数量上需要3个,分别对应3轴
2、AD公司的MEMS加速度传感器ADXL202或者ADXL210,价格也一样,量程分别为+-2g和+-10g,也是小型飞控的首选。数量需要2个,每个2轴,总共4轴,但是有一轴是重复的
3、气压高度传感器和气压空速传感器。两个传感器虽然都是气压传感器,但是量程是有所区别的,作元殃葛为高度传感器的量程通常选用:15kpa~115和棵元嘱Kpa。空速传感器是差压传感器,台捆辣其量程通常选用0~4Kpa,从而获得比较高的分辨率。
4、如果要控制直升机、旋翼机等能悬停的飞机,还需要磁传感器以获取悬停或者低速运动时的机头指向,固定翼飞机有一定飞行速度,海胶劝辨这个传感器不是必须的。
5、如果要做自动降落功能,还必须有超声波传感器等测量对地高度的传感器。因为气压高度传感器跟气压场有关系,所以经过一段时间气压场变化后,绝对高度将会不再准确,因此飞机在自动滑跑降落时必须在离地0.5米至1米的平飘需要测量相对地面高度的传感器来完成。

飞行装备

航拍利用的无人机航拍飞控是一个集单片机技术、航拍传感器技术、GPS导航航拍技术、通讯航拍服务技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技术并依托于硬件的高科技产物,因此要能设计好一个飞控,缺少上面所述的任何一项技术都是不可能的,越多的飞行经历和经验能为设计初期提供很多避免出现问题的方法,使得试飞进展能够更顺利,要知道飞控的调试主要就是试飞,不比别的自控弃霸产品,试飞是高风险的,一旦坠机,硬件损坏,连事故原因都很难分析,就更难解决问题了。这也是成熟的、可靠的飞控很少的原因。

软件

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软件包括飞控内部的软件和地面站的软件。
飞控内部软件是飞控的灵魂,如果只有硬件只是电子垃圾。
一谈到软件很多朋友就是讨论使用ucos、linux等等的操作系统。其实作为飞行控制这种实时性要求很强的控制系统,不一定要采用操作系统。使用操作系统对硬件和时序的控制能力降低,CPU的有效使用率降低,对内存的需求增加。在UP10和UP20中都没有采用操作系统。
UP10完成了传感器数据采集,GPS信息获取,接收机信号获取,舵机控制,与地面站通讯,飞行控制率计算,导航控制,任务控制等所有功能。其中舵机控制和接收机信号获取拥有最高的优先级,与地面站的通讯优先级最低,合理处理CPU的优先级问题能够避免CPU控制时序的混乱和相互的干涉问题。

通讯程序

在编制与地面站的通讯程序部分,一定要考虑到无线通讯的误码率问题,所有上下行数据必须都要加以校验,特别是飞行航点数据这些重要数据要反复校验,一旦错误将会将飞机导航到不可知的方向。 [2]
导航逻辑一定要严谨,对于可能出现的一些问题要提前考虑到。
对于可能出现的GPS丢星,发动机停车,飞机机体解体,遥控失灵等问题要考虑补救措施。
舵机的反舵设置,不同布局的混控设置等最好在飞控中都能实现。
对于地面站软件,要考虑到方便、实用、可靠,美观是其次的。其实要设计一个好的地面站也是需要经验来支持的。

其它

这个地面站软件应该考虑到如下功能:
  • 地面站软件集成化
  • 可以支持多种地图:电子地图,扫描配准地图,自定义地图
  • 飞行仪表(空速,地平仪,高度,转速,罗盘,升降率)
  • 传感器数据监测
  • 飞行中实时PID调节:地面站实时监控飞行数据,并动态显示数据曲线,实时修改PID增益参数
  • 飞行中可以设定目标航点
  • 可以实时操作任务舵机位置,操作和显示任务IO口
  • 可使用地面站远程控制飞机飞行
  • 图形化方便灵活的航点编辑方式(包括制式航线):可以直接在地图上使用鼠标增加、删除航点,可以直接拖动编辑所选择的批量航点,可以手动修改航点数据。支持单点和所有航点上传和下载。
  • 调整舵机旋转方向和中立值
  • 记录遥测数据
  • 显示飞机的飞行轨迹和姿态
  • 危险告警(电压、温度、GPS状况、发动机转速、高度、爬升率等)
  • 回放飞行数据
数传电台的选择不要一味的追求发射功率,可以通过好的增益天线来获得远距离的传输,飞机上数传的安装要避免对舵机、遥控接收机、飞控内部的传感器造成干扰。
试飞前的准备工作要做充分,遥自控切换要切实可靠(调试初期出现任何问题要能及时切换到遥控状态),准备好试飞计划,做好飞行前检查,做好飞行后总结,由简到难,逐步实现自动控制。

另见

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  • 航拍摄影师分类
  • 空中园林艺术
  • 机载实时提示高光谱增强侦察
  • Douglas Douglas-Hamilton, 14th Duke of Hamilton1932年照片飞越珠穆朗玛峰
  • Fairchild K-20早期航空相机
  • 风筝空中摄影
  • 国家古迹记录公共档案遗产,拥有英格兰最多的航拍资料
  • Astrocam
  • Oraclemodel photographic rocket
  • Pictometry
  • 无人飞行载具
  • ViewGL
  • Neuve Chapelle战役
  • 美国联邦航空条例