機載平臺穩(wěn)定技術

　　四旋翼無人機之所以在航拍中得到廣泛應用，很大一部分原因是其所具備的穩(wěn)定性以及操作的簡易性。其中，穩(wěn)定性對于航拍來說，更是至關重要。

　　1.在拍攝視頻時，畫面的抖動、傾斜都會嚴重影響畫面的流暢度和美觀度；

　　2.在拍攝照片時，尤其是弱光情況下，如果曝光時間較長，機身的抖動會引起畫面的模糊；若減少曝光時間，則需要提高感光度，噪點增多，影響畫質。因此，機身的穩(wěn)定對于拍攝來說至關重要。

　　影響機身穩(wěn)定的主要因素

　　在分析機身穩(wěn)定技術之前，首先需要確定，對無人機機身穩(wěn)定造成主要影響的來源有哪些？ 按照當前四旋翼無人機的典型情況，可以將對于機身位置、姿態(tài)造成擾動的幾個因素歸結如下：1、懸停定位不精確造成的水平位置以及高度的飄逸；2、機體作動時的機身傾斜與抖動；3、電機震動、突風等帶來的干擾。對于不同類型的擾動，無人機系統(tǒng)上采取了不同的策略進行應對。

　　對于水平以及高度的飄移，在室外，也即GPS信號良好的情況下，無人機會主要根據(jù)GPS信號進行定位。但是限于民用GPS系統(tǒng)自身的精度有限且更新頻率較低，單純依靠GPS系統(tǒng)進行定位較為困難，通常無人機還會引入慣性模組進行組合定位。當處于室內或者GPS信號接收受限的情況下，無人機系統(tǒng)還采用對地攝像頭進行光流定位。光流定位是一項近年來興起的基于圖像的定位方式，在距離地面較勁時，使用效果良好。

　　如果說位置的飄移屬于慢動態(tài)的擾動，那么無人機機動時所引起的機體傾斜、抖動則是高頻擾動因素，對于畫面的影響十分顯著。下圖為一組四旋翼無人機的仿真曲線，可以看到，當需要進行位置移動時，四旋翼機身姿態(tài)必須做出較大調整，尤其是在機動剛發(fā)生時，機身姿態(tài)出現(xiàn)了40度的調整。

　　對于機身在水平方向移動時所帶來的機體傾斜，以及機體作動時的抖動等干擾因素，對圖像拍攝效果影響較大，必須通過掛載穩(wěn)定云臺抵消影響。

　　對于電機震動、突風擾動等因素，考慮到其屬于較高頻擾動，可采用空心橡膠球彈簧進行高頻震動濾除，即可取得較好的效果。對于突風等干擾，由于其形式、大小均存在較大的隨機性，很難保證完全消除影響，只能考慮結合云臺、光流等多種形式對其影響進行抑制。

　　最后，不能忽略的一個技術是電子穩(wěn)像技術。電子穩(wěn)像技術是在不借助機械設備的前提下，通過傳感器，感受機體運動，從而在顯示畫面上對圖像進行剪裁、拼接的修正，從軟件的角度，一定程度上實現(xiàn)了圖像穩(wěn)定的意圖。在這一方面，運動相機GoPro是最早成功推出產(chǎn)品進行技術應用的，其所推出的GoPro Hero系列運動相機，具有較為良好的電子穩(wěn)像人能給力，也憑借這項技術，在運動相機市場占有了較大份額。

　　但是電子穩(wěn)像技術通過對抖動后的圖片進行處理，天生就不具備先發(fā)優(yōu)勢，是一種被動的后期處理方式。因此，可能會帶來一些比較明顯的問題也即所謂的“黑邊現(xiàn)象”，如下圖所示：

　　總的來說，電子穩(wěn)像技術雖然補救能力有限，但是作為一種微調或者修正措施，是經(jīng)常選用的，出了大疆的Mavic以外，目前市售航拍無人機基本都采用了“機械云臺+電子穩(wěn)像”兩條腿走路的思路。只有沒搭載云臺的小型自拍無人機才會只采用電子穩(wěn)像技術。