что такое дрон фото
Квадрокоптер для начинающих: как научиться и с чего начать
Содержание
Содержание
В этой статье мы расскажем о том, что такое квадрокоптеры и какими они бывают. Поговорим о том, какие из них подойдут для начинающих и профессионалов, затронем особенности и ограничения, которые лучше знать еще до приобретения и первого полета.
Как работают квадрокоптеры?
Квадрокоптеры представляют собой летательные аппараты на четырех винтах. Они работают от батареи и управляются при помощи смартфона или пульта. Основной принцип работы — регулировка вращения винтов, а продвинутые модели имеют начинку с дополнительными улучшениями стабилизации и другими сенсорами.
Некоторые модели имеют такие полезные функции, как автоматическое уклонение от препятствий и зависание в воздухе. Квадрокоптеры отличаются дизайном, функциями, размерами, назначением, способом управления и дополнительными фишками. Все это влияет и на цену — чем сложнее начинка, тем коптер дороже.
Дроны бывают учебными, трюковыми и съемочными. Учебные устроены так, чтобы переносить ошибки начинающего пилота. Трюковые летают более резко и быстро, а съемочные обладают крутыми фото- и видеовозможностями за счет встроенной камеры.
Вначале лучше купить небольшой коптер, чтобы научиться управлять им с пульта и никому не навредить.
Какие квадрокоптеры бывают?
Сначала вы должны выбрать аппарат. Дроны начинающих в любом случае будут падать и врезаться в препятствия, поэтому они чаще всего имеют небольшие размеры, защиту и запасной комплект винтов. Мелкие аппараты подойдут и для детей, они могут летать в помещениях.
Управление таких коптеров значительно упрощено и предназначено для отработки базовых навыков. Здесь есть лишь самые необходимые функции — взлет, стабилизация, посадка и автоматические трюки. Чтобы как можно лучше изучить функции выбранной модели — смотрите обзоры на конкретную модель.
Куда шире выбор дронов среднего размера — здесь и учебные, и трюковые, съемочные и даже домашние. Из нюансов — трюковые и гоночные коптеры отличаются ярким окрасом, а съемочные дроны имеют продвинутую камеру с подвесом и системой стабилизации. Существуют и профессиональные модели с большой грузоподъемностью, но они предназначены для узкоспециализированных задач.
Что нужно знать перед запуском дрона?
Перед тем, как включить аппарат, разберитесь с инструкциями, почитайте характеристики и научитесь управлять коптером. Необходимо четко знать предназначение каждой кнопки на пульте. Обязательно подключите коптер к смартфону, если такая функция предусмотрена. Откройте приложение и рассмотрите параметры — там они обычно представлены более подробно. Кроме того, дрон может не найти GPS без подключения к смартфону, и тогда он просто не взлетит.
Перед полетом зарядите коптер до конца. В некоторых продвинутых коптерах присутствует режим самоконтроля — если аппарат не используется, его батарея уходит в режим хранения, предварительно зарядившись до половины. Как правило, в моделях по умолчанию включены все возможные ограничения и есть режим обучения для новичков, поэтому коптер «не захочет» летать в помещении или слишком высоко. Не забудьте и про ограничения по закону РФ, ведь дрон — это беспилотное воздушное судно, а его владелец — внешний пилот. Модели, чей вес превышает 250 грамм, подлежат обязательной регистрации.
Что нужно для управления квадрокоптером?
Для управления используются смартфон и/или пульт. Пульт обычно имеет два рычажка, левый отвечает за перемещение коптера по вертикали (вверх, вниз и поворот влево-вправо), а правый — за управление по горизонтали. Наличие остальных функций и соответствующих кнопок определяется конкретной моделью дрона, поэтому необходимо изучить инструкцию к ней. Бывают кнопки для съемки, посадки домой и выполнения трюков, разница может скрываться даже в способе нажатия кнопки — долгие и короткие нажатия могут отвечать за разные действия.
Обычно джойстики «подпружинены» в середине, а дрон выпрямляется по горизонту и остается на заданной вами высоте. Изучите также режимы управления коптерами. Чаще всего режимы бывают Normal, Sport и — самый сложный — Manual. Он позволяет профессиональному пилоту вручную управлять девайсом, без систем стабилизации. Чаще всего коптер создает свою точку доступа Wi-Fi, именно к ней нужно подключить ваш смартфон. Хотя иногда встречаются и старые способы — с подключением по проводу. Функционал приложения зависит от модели дрона, но обычно в нем можно смотреть картинку с камеры, следить за состоянием коптера, управлять режимами, функциями, точками облета и ограничениями.
Чтобы подготовиться к полету, можно использовать мобильный симулятор на смартфоне. Некоторые производители делают специальные симуляторы для «родных» пультов. Могут помочь и механические контроллеры, хотя сенсорный экран вряд ли даст ощущение реального полета.
Когда и где можно летать на дроне?
Коптер может летать в светлое время суток в пределах прямой видимости. По возможности избегайте электромагнитных помех и других препятствий, выберите поле вдали от деревьев и ЛЭП. Не запускайте дрон во время плохой погоды — тумана, ветра, дождя. По началу управляйте дроном в режиме новичка. Не выставляйте дополнительных параметров, пока не почувствуете, что уверенно управляете аппаратом.
Где летать нельзя?
Нельзя летать над стратегически важными объектами или аэродромами, а также в людных местах, чтобы никого не травмировать. Запрещено снимать массовые спортивные мероприятия и подниматься на высоту более 150 метров. Чтобы увидеть места, в которых можно летать, откройте сайт полетных планов. Рекомендуется проверить ваше место на таком сайте перед полетом. Актуальные данные конкретно для вашей местности придется уточнять.
Готовимся к полету
Вы прочитали обзоры, зарядили батарею, поучились на симуляторе, выбрали и проверили местность, погода хорошая.
Теперь можете включать пульт, а затем уже — квадрокоптер, это нужно для того, чтобы аппаратура синхронизировалась. Откалибруйте коптер — ему нужно найти как можно больше спутников GPS и определить точные координаты. Без них дрон рискует не вернуться домой. Обычно калибровка проходит автоматически, главное — не допустить сообщений об ошибках и проверить корректность полученных координат.
При первом полете стойте сзади коптера. Определить зад можно по зеленым огонькам, а перед — по красным огонькам или по камере. Попытайтесь слегка поднять дрон и посадить его. Поднимайте коптер сразу на 0,5-1 метра, так как в противном случае он может попасть в воздушный вихрь у самой земли.
Всегда держите дрон в зоне видимости и не поворачивайте его переднюю часть боком или на себя. Выберите начальную и конечную точки полета и попробуйте провести коптер в нужный пункт, не разворачивая его. Потом повторите то же, но с разворотом. Не торопясь, сделайте восьмерку.
Если вы забыли, с какой стороны у коптера нос, слегка качните его вперед. Следите за тем, чтобы коптер не улетел слишком далеко и чтобы заряда хватало для возврата на начальную точку.
Квадрокоптеры могут стать для вас полезными помощниками или интересным развлечением. Для кого-то это — игрушка, а для кого-то — профессиональный инструмент для съемок. Главное — разобраться, научиться и выбрать нужную для вас модель. И не улетайте далеко, пока не наберетесь опыта.
Что такое дрон? Фото и видео
Квадрокоптеры, дроны уже очень прочно вошли в нашу современную жизнь и некоторые сферы так подстроились под их использование, что без них больше нельзя будет обойтись. В этой статье рассмотрим о том, что такое дрон, квадрокоптер, как он работает и где его можно использовать.
Терминология, что такое дрон
Что такое дрон — это беспилотный летательный аппарат, который управляется внешним пилотом или оператором. Дрон — это физическая машина, внутри которой нет никого живого, кто бы управлял ей, но управление происходит из вне, с помощью радио аппаратуры управления. В движение дрон приводится с помощью двигателей, чаще электрических, но для промышленности или армии используются дроны на двигателях внутреннего сгорания.
Аппаратура управления — это специальное радио оборудование, проще говоря — пульт, с помощью которого можно посылать команды беспилотнику по радио каналу, но сегодня это можно уже делать и по цифровому каналу. Управление обычно происходит с помощью перемещения стиков на пульте. Каждое движение стиков привязано к определенной команде для беспилотника, например, газ прибавить или газ убавить, накрениться влево или накрениться вправо, тангаж вверх или тангаж вниз.
Выглядит аппаратура управления вот так:
Аппаратура для гоночных дронов работает на частоте 2.4Ghz. Аппаратура для дронов, типа DJI — работает тоже на частотах 2.4Ghz.
Управление у военных дронов или сложных промышленных, может осуществляться с помощью сложного компьютерного управления и обычно там вносятся команды и координаты, а также нет такой аппаратуры управления, как на фото выше.
Как работает дрон?
Сфера дронов развивается ошеломительными темпами, каждый год появляется масса новых технологий и материалов, из которых создаются дроны, квадрокоптеры и другие авиа модели.
Обычный беспилотный дрон изготовлен из легких композиционных материалов для уменьшения веса и повышения маневренности. Прочность этого композитного материала позволяет военным беспилотным летательным аппаратам совершать полеты на экстремально больших высотах.
Дроны оснащены различными современными технологиями, такими как инфракрасные и лазерные камеры, GPS (бытовые, коммерческие и военные дроны). Беспилотники управляются с помощью систем дистанционного наземного управления (GSC), а также с помощью наземной кабиной экипажа:
Беспилотный летательный аппарат состоит из двух частей — самого беспилотника и системы управления, как говорилось выше.
Про военные беспилотники продолжать рассказывать не буду, так как интересны нам только гражданские.
Дрон как правило состоит из рамы, платы распределения питания, полетного контроллера, регуляторов оборотов двигателей и самих двигателей. Далее, на квадрокоптер устанавливается камера и видеопередатчик, для возможности снимать/передавать изображение на устройство приема, например, телефон или FPV шлем.
Ниже представлен набор для гоночного типа дрона (квадрокоптера):
Сигнал с аппаратуры управления передается в полетный контроллер дрона (квадрокоптера) с помощью радио связи, либо цифрового канала. Полетный контроллер — это мозг беспилотника, он обрабатывает сигнал с аппаратуры, передает обработанные данные в регуляторы оборотов на основе данных с различных датчиков.
Например, пилот дал задачу дрону удерживать позицию на одной высоте, то есть, зависнуть в воздухе: полетный контроллер опрашивает датчик барометр о текущем значении, запоминает его. Внезапно подул ветер, значение с датчикам поменялось в меньшую сторону. Алгоритмы в полетном контроллере понимают, что раз значение барометра понизилось, его нужно повысить.
Полетный контроллер командует регуляторам оборотов прибавить обороты двигателям, что он и делает — квадрокоптер поднялся выше и значение барометра стало как и прежде. Полетный контроллер командует регуляторам оборотов снизить обороты, чтобы значение не стало выше.
Все это делается очень и очень быстро в реальном времени, корректировка идет каждую миллисекунду.
Полетный контроллер может использовать и другие датчики, например, GPS, камеры или сонары.
Какие бывают дроны?
Разделить все дроны можно на военные и гражданские. Военные — это большие летательные аппараты с множеством сложного оборудования, естственно, предназначенного для военных целей и обычно это сбор различных данных, от высококачественного фото и видео, до перехвата телефонных разговоров.
Для военных целей, это огромные беспилотники, похожие на самолеты:
Для гражданских целей: это большие квадро или октокоптеры для киношников, геологов и другим, кому необходимо поднимать в воздух тяжелое съемочное оборудование:
Для фермеров, спасателей и других, используются промышленные дроны, например, такие:
Такие несут большую полезную нагрузку и могут поднять небольшие бочки с химикатами для опрыскивания от вредителей, например.
Все остальные, например, фотографы или любители, используют более легкие и простые модели, тем не менее, способные снимать очень качественную картинку:
Квадрокоптерами это все не ограничивается, есть также монокрылья, самолеты, вертолеты, подводные лодки, катеры — это тоже все беспилотные летательные аппараты или дроны:
Функции дронов. Что умеет дрон?
В последние года дроны стали очень умными, для них придумали много интеллектуальных режимов полета, внедрили различные датчики и системы. Рассмотрим по порядку.
Спутниковое позиционирование
Сейчас дроны средней и выше ценовой категории оборудованы сразу двойной системой спутникового позиционирования. Более дешевые модели обладают обычно только GPS.
Что дает спутниковая система дрону:
Также, спутниковая навигация спасет дрон, если:
Перед началом полета важно, чтобы дрон «поймал» нужное количество спутников, обычно это не менее 8 спутников. В противном случае, данные функции работать не будут, что может привести к неприятностям, например, к потере дрона.
Функция обнаружения препятствий и предотвращение столкновения
Современные дроны имеют функцию предотвращение столкновения, основанную на технологии SLAM при использовании нескольких специальных датчиков, таких как:
Используя эти датчики, алгоритмы (программное обеспечение) полетного контроллера дрона, умеет на лету создавать 3D карты, позволяя дрону «видеть» мир и препятствия.
Еще пару лет назад, дроны могли обнаруживать препятствия только спереди, но теперь они могут сканировать пространство со всех сторон. Так умеет, например, Mavic 2 PRO. Технология называется APAS и помогает пилотам управлять дроном. При виде препятствия, квадрокоптер его облетит, а если это сделать невозможно, то просто зависнет на месте.
Такую функцию имеют не только дроны от DJI. В 2019 появился дрон Skydio 2 с полным сканирование пространства со всех сторон. У него 6 камер на борту в разрешении 4К непрерывно оценивают обстановку вокруг. Видео, в котором показывается и то, как видит квадрокоптер пространство вокруг себя:
Гироскоп, IMU и полетный контроллер
Гироскоп и IMU — это система стабилизации полета дрона. Без них дрон не сможет летать, потому что полетный контроллер не сможет понять, где именно в пространстве он находится.
Гироскоп работает на очень большой частоте и очень чувствительно улавливает любые силы, которые воздействуют на дрон из вне, будь то ветер или сила притяжения. Данные гироскоп передает полетному контроллеру, который в свою очередь решает, что делать дальше.
IMU — инерциальный измерительный блок (IMU) работает путем определения текущей скорости ускорения с использованием одного или нескольких акселерометров.
IMU обнаруживает изменения атрибутов вращения, таких как тангаж, крен и рыскание, используя один или несколько гироскопов. Некоторые IMU включают в себя и магнитометр.
Телеметрия дрона
На сегодня дроны умеют передавать телеметрию, даже дешевые за 100$.
Телеметрия — это данные состояния с датчиков, которые передаются по радио каналу.
Передаются данные, такие как:
Все это облегчает пилотирование и позволяет в реальном времени знать о дрон все информацию, необходимую для безопасного полета.
Функция No Fly Zone
Такая функция применяется в гражданских беспилотниках. На данный момент эта функция есть у квадрокоптеров компании DJI. Дрон не полетит туда, где FAA (американское ведомство) запретило полет по определенным причинам, например, там аэропорт или правительственные здания.
Вид от первого лица — FPV
Одной из главных функций и возможностей из-за которой дроны стали популярными — это FPV или вид от первого лица!
Что такое FPV — это First Person View или вид от первого лица.
Вся суть в том, что на дроне установлена камера, которая снимает видео и с помощью видеопередатчика транслирует видео в режиме реального времени в ваш телефон или другое устройства: экран, FPV шлем или очки. Вы видите «глазами» беспилотника, как будто вы находитесь внутри него.
FPV позволяет управлять самолетом, квадрокоптером или другим дроном на дальних расстояниях, в отличие от визуального полета. Также это дает гораздо большую свободу полета. Именно эта технология дала толчок к развитию беспилотников.
Видео передается по радио связи (аналоговый сигнал), либо через цифровой канал. У аналогового канала задержки минимальные, у «цифры» они выше, но сейчас разработки не стоят на месте и задержки становятся минимальными.
Например, DJI Mavic 2 может передавать цифровое видео в ваш телефон на расстоянии до 8 км при разрешении 1080р!
Живое видео в реальном времени — это захватывающая технология беспилотников.
Обновление программного обеспечения (прошивки) через порт USB
Это тоже своего рода функция. У всех дронов выше средней ценовой категории есть microUSB порт. Он нужен для того, чтобы обновлять программное обеспечение (прошивку) вашего квадрокоптера или другой модели.
Дрон это по сути мини компьютер с пропеллерами и камерой и он нуждается в обновлении. Производители периодически исправляют ошибки в ПО или добавляют новые функции. Как обновлять беспилотник — обычно такая информация есть в инструкции к вашему дрону.
Приложение для управления дроном
У каждого съемочного дрона есть свое приложение (либо стороннее у бюджетных моделей), с помощью которого можно управлять беспилотником. Там содержится много информации и настроек, а также транслируется видео.
Камера: видео и фотосъемка
Еще один пункт, который подтолкнул сферу дронов к очень быстрому развитию — камера. Изначально камеры на квадрокоптерах были низкого качества, а еще у всех была линза с эффектом «рыбий глаз», из-за чего качество видео было посредственным. Производители быстро поняли, что люди хотят использовать дрон для качественной съемки видео, красивых мест, а также делать фотографии, поэтому поменяли вектор на нормальные линзы без всяких эффектов и искажений.
Такие гиганты как DJI, Yuneec, Xiaomi и другие, начали ставить качественные камеры с разрешением съемки 4К и большим битрейтом записи. Это позволило запуститься новому витку развития аэросъемки. Для записи доступны качественные и тяжелые форматы, такие как CinemaDNG и RAW.
Кроме просто качественной картинки, производители начали устанавливать в камеру оптический и цифровой зум. Например, камера Zenmuse Z30 от DJI имеет оптический 3,5 кратный зум, а также 2-кратный цифровой без потерь качества. А у Walkera Voyager 5 оптический зум составляет невероятные 30 крат!
Для того, чтобы видео было плавным, используются специальные механические подвесы камер, которые крепятся на резиновые демпферы к днищу дрона, либо крепятся к передней части, как у DJI Mavic. Да, сегодня много говорится об этой фирме, потому что они являются законодателями мира дронов и качественной беспилотной продукции.
Чаще всего, это 3-осевые подвесы, такого вида:
Функция Sensor Fusion для создания 3D-карт местности и зданий
Функция, которая используя несколько датчиков (лидар, мультиспектральная камера и обычная камера) может создавать 3D-модели местности, ландшафтов и зданий, очень здорово помогли архитекторам и проектировщикам в их работе. Все это происходит быстро и качественно, нужно лишь тщательно облететь здание со всех сторон, затем перенести отснятый материал в компьютер и с помощью специальной программы обработать данные.
Вот так это происходит:
Интеллектуальные режимы полета
Сейчас у многих дронов большой список интеллектуальных режимов полета.
Например, у Phantom 4 Pro список режимов такой:
Самая интересная функция, на мой взгляд, это «следуй за мной», ее еще называют функцией ведения. Получаются потрясающие кадры, особенно у тех, кто едет на велосипеде, бегает или катается на сноуборде. Выглядит это так:
О дронах по научному, но понятным языком
Есть замечательный ученый, Раффаэлло Д’Андреа. Он изучает робототехнику, а в частности беспилотники и находит и исследует различное применение дронам в нашей с вами жизни. Это один из тех людей, кто двигает развитие этой отрасли.
Сайт Раффаэлло: https://raffaello.name/
Видео с его рассказом о беспилотниках и технологиях, на которых это все работает. Русской озвучки нет, но есть русские субтитры, которые очень качественно переведены: