“盛群”杯天津市大学生单片机应用设计竞赛_航拍

发布时间:2014-08-30文章来源:工程实训中心浏览:7471

 本文介绍运用HT46RU232实现微小飞行器及其上面的航拍摄像机的控制。航空摄像作为现代化的摄影手段,能够以人们一般难以达到的高度俯视事物的全貌,以彻底解放的视角,给受众传达一种宏观形象,带来焕然一新的视觉享受。近年来,各种方式的航拍在电影、电视记录片的制作中得到了广泛应用。但是有些高难度拍摄给驾驶员增加了很大难度,并且有的要求摄影师在舱外操作,具有很高的难度和危险。我们设计航拍摄像机远程遥控系统解决了这个问题

一、作品介绍

(1).在实践中,各种航拍方式有着不同的优势和缺点,总的来说,虽然侧重点不同,但是直升机航拍在灵活性、动力、稳定性等方面具备更大的优势,更能代表未来航拍摄像的发展方向。

(2).由于航拍的特殊方式和要求,飞行器的选择对航拍的最终效果有着决定性的作用,这也是航空拍摄与其他摄像方式最大的区别。与其他航空器相比,直升机航拍的安全性主要表现在三个方面:

首先直升机是靠自身的动力系统独立运行的,受到环境气流影响很小,而动力伞完全依靠外部气流等自然因素,动力滑翔机和飞艇虽然也有动力系统,但是在很大程度上还要受到外部环境的制约。

其次中型直升机一般为双发动机,如果单一发动机出现故障,还可以单发运行,即使小型单发直升机在遇到紧急情况下,飞行员亦可以利用螺旋桨的反作用力迫降,出现事故机率小,其他飞行器在高空飞行中,一旦动力系统出现问题,很容易出现重大安全事故。

另外,直升机具备其他航空器航拍不能比拟的优势,飞机起降方便,在空中飞行可执行前飞、倒退、悬停、垂直飞行等特殊任务,转弯半径小,拍摄条件受到气流等自然条件的局限较小,根据航拍需要,飞行动作可以重复操作,按外国摄影家的说法是摄影(像)机的超级三脚架

(3).地面控制中心在直升机自主飞行中不承担控制预算以及输出控制量。这样飞行平台和地面控制中心一般就需要完成4项任务:

    a.下传实时飞行参数

    b.上传地面接受器获取的位置信息,或者飞行计划航向点的位置信息

    c.显示飞行过程中传回的图像信息(通过过无线视频发射器下传图像信息,然后地面用无线视频接收机接收信息并显示) 

    d.根据传回的图像信息,控制航拍相机的方向(通过无线数传模块),已获得多角度的景象

二、工作原理

1.航拍遥控系统主要包括航模单元和遥控器两大部分。航模单元主要是由直升机和数传模块来完成。遥控器安装无线串口数据发送操控指令给直升机上的数据接收模块,完成整个的单项遥控过程。

2.航拍系统包括摄像机、无线视频视频传输和遥控装置。航拍摄像机安装飞机底部的控制架上,控制架有三个舵机组成,能实现多个角度对摄像机的控制。

计算机-->无线数据发送模块-->无线数据接收模块-->HT46芯片

-->控制舵机

无线视频发射器下传给地面与计算机相连的接受系统,实现图像的显示。按照需要,通过无线数传模块控制摄像机的角度。

摄像机-->无线视频发送器-->无线视频接收器-->视频转换卡

-->PC机

3.减震设备的开发。 

  目前直升机航拍比较常见的减震设备是陀螺仪稳定系统。

  陀螺仪稳定性能好,也最大限度避免了航拍摄像师在飞机外部拍摄的危险系数,在机舱内就可以实现遥控镜头的摄制。但是从目前机载陀螺仪设备的普及情况来看,首先,高端陀螺仪涉及军事技术,购买比较困难,现在国内只有中央台引进唯一的一台,只有在重大任务中才能见到她的身影。其次,陀螺仪的安装比较复杂,换载飞机需要专门的航空机械师进行安装调试,并由航管部门进行机型外挂适航认定。现有的镜头都是在直十一型直升机上进行拍摄的,由于机型比较大,摄制的灵活性受到一定限制,实现超低空、贴近的拍摄效果比较困难,目前,陀螺仪更多应用于大景别、全景镜头的拍摄。第三,普通陀螺仪摄像机的镜头和机身必须用它自带的配套设备,不能够兼容其他摄像机和镜头,对摄像载体有限制。虽然陀螺仪的运用有着各方面的重重限制,但是它实用的安全性和稳定性是其他设施所无法比拟的,因此,陀螺仪航拍的探索和开发,将成为国内直升机航拍发展的大势所趋。

三、作品功能、特色、市场竞争力

1.  作品功能:

(1)实现了航拍飞行器的PC机控制。

(2)实现航拍摄像机的多角度控制

2.  作品特色:

(1)控制简单,具有实用性。

(2)航拍更容易更安全。

(3)航拍视野更广阔。

(4)具备高度飞行稳定性。

(5)视频成像更稳定、清晰。

3.  市场竞争力:

(1)克服了传统航拍系统拍摄角度不全面的缺点。

(2)与现有的航拍系统相比,有一定的精确度,而且造价便宜。

(3)功能更全,智能化,而且操作简便。

四、作品结构

(一)硬件部分

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(二)软件部分

  

  

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