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涨姿势:航拍无人机的使用要点

作为当前无人机最为常见的应用之一,航拍无人机的技术规范和操作流程已经随着消费级无人机的普及而倍受关注。但是,当人们使用无人机进行新闻航拍的时候,传统的航拍技巧需要进行相应的升级才能帮助无人机拍出质量上乘的作品。另外,对于经常在户外或者较危险的地域进行新闻采编的工作者而言,航拍无人机的维护保养也是一个值得认真研究的问题。

无人机技术的发展速度越来越快,已有不少型号的航拍无人机整机能够达到“到手即飞”的状态。而大量的成熟飞控、无刷电机、成套机架、成品电调和大容量锂电池等无人机零部件的上市使得个人组装的无人机在经过一段时间的装配和调试后也能执行航拍作业。

但是,作为新闻工作者来说,在操作无人机进行航拍时候,应当具有比一般的无人机爱好者更高的新闻嗅觉和更好的操作水平,同时,要以深度了解当前的无人机法律法规为前提。从操作层面上来说,新闻工作者使用无人机进行航拍的时候要注意飞行前的申报流程、飞行中的注意事项以及特殊场合的无人机航拍应用等三方面的事情。

1 航拍无人机的申报
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新闻航拍无人机的申报流程有其自身的特点,这个特点是由当前航拍无人机的飞行特征和目前我国对无人机的管理的政策法规共同决定的。与遥感勘探无人机不同,新闻航拍无人机往往更倾向于临近目标上空拍摄事件场景的俯瞰画面,其飞行高度通常不会超过1千米。按我国现行的无人机相关法规的规定,无人机是无人驾驶航空器的一种,其操作和使用规范适用于我国的通用航空相关规定。严格来说,无人机操作员需要持有无人机执照。

从2014年4月起,无人机操作手的资质和训练管理要由“中国私用航空器拥有者及操作手协会”来负责。持有执照的无人机操作员进行航拍作业之前,要申报空域。目前的法规要求,无人机操作员需要在飞行前一天的15时之前向所管辖区的航空管理部门申报飞行计划,该申报通常会在3小时之内得到回复。为预防出现特殊情况,操作手在进行飞行之前,需要再次电话申报核实。

2 航拍画质的稳定

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新闻航拍无人机的使用过程中会遇到阵风、建筑物遮蔽等多种环境干扰事件,这就对操作手提出了较高的要求。通常来说,现在的航拍无人机产品在风力小于3级的时候都能够提供较为稳定的拍摄画面,但是想要对新闻画面的质量有更高要求的话,还是需要加装设备并掌握一些技巧的。

新闻航拍无人机与消费级无人机有很大的不同。消费级无人机的拍摄比较随心随性,通常只用拍摄出分辨率较高的俯瞰画面就能够让消费者满意了。而新闻航拍无人机需要在一定的时间内对目标物体进行持续拍摄,并且其拍摄距离和角度都要符合新闻拍摄的要求,对于目标凝视和画面防抖都有一定的限制。

为了同时满足平稳飞行和高质量画面两个条件,在新闻航拍无人机上安装稳定平台是必要的。虽然早在1936年,以陀螺仪稳定的测距仪就已经出现在战列舰上,但是无人机的小尺寸和灵活多变的飞行姿态对陀螺仪提出了更高的要求。一般来说,重量小集成度高的微机电MEMS陀螺组件是个不错的选择。MEMS时刻检测平台的角度和角速度信息,并将其反馈给平台驱动电机,以此来抵消飞行器姿态变化的影响,使平台上的摄像机的视轴保持稳定。

这种平台可以隔离空气吹拂和机体振动等扰动,使无人机能持续提供清晰的视频图像。另外,有的平台还能快速响应控制信号,使摄像头的视轴能够时刻跟随目标,进行跟踪拍摄。因此,带有云台的航拍无人机需要无人机操作员和云台手的通力合作才能更好地完成拍摄任务。

对云台的熟练应用可以让无人机在较大的风力中也能拍摄出画质较好的影像,这主要是由于多旋翼无人机在执行抗风动作的时候,会不可避免地出现机身倾斜或旋转的机动,固连在机架上的摄像机拍摄到的地平面此时便会倾斜,影像画面质量,而云台则能隔离无人机本身的姿态变化对摄像机的影响,使无人机安心应对阵风干扰。

无人机上的减振垫和减振橡胶则是默默改善拍摄质量的英雄。减振垫能够减少机体振动对飞控部件的影响。这一点往往会被初次组装无人机进行拍摄的爱好者所忽略。实际上,再好的云台也难以完全消除无人机因飞控受机体振动激发出来的飘摆运动对画面的影响。当飞控没有通过减振垫与机体连接的时候,无人机拍摄出来的画面会产生扭曲现象。这在拍摄高层建筑的外墙或者笔直公路的时候会尤其明显。

3 特殊环境中的使用

新闻航拍无人机应用的特殊场合主要是指低温环境和火灾环境。

查干湖冬捕、高山滑雪等新闻场景的拍摄需要使用无人机在零下十几度的环境中持续作业,这对无人机和操作手提出了更高的要求。减振橡胶的减振效果对温度较为敏感。当新闻工作者在温度较低的环境中进行作业的时候,要注意提前更换减振橡胶或者减振柱,使用针对低温环境进行过特殊处理的橡胶,以确保减振效果在低温环境中的有效性。

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另外,对于采用锂电池驱动的无刷电机为动力来源的航拍无人机来说,低温环境对电池的影响是个不容忽视的问题。在中国北方冬季进行作业的新闻工作者会经常遇到智能手机因在低温环境中通话而迅速失电并自动关机的情况。当电池温度低于15℃的时候,其化学活性已开始降低,电池的内阻开始增大。当温度更低的时候,内阻的增大使锂电池的放电能力显著下降。当电芯电压低于3V时,无人机的无刷电机将难以维持无人机的正常飞行。当温度低于-20℃时,带有管理电路的电池会切断电力供应以避免电芯过放,从而导致无人机坠毁。因此,在低温环境中拍摄的无人机正式进行航拍作业之前,要带电低空悬停1分钟以上,以便操作员了解无人机整机在低温环境中的表现情况,对飞行计划进行调整,同时利用电池的自身发热来抵御严寒的不利影响。在掌握当地天气情况并对光照和风力等因素进行通盘考虑后,还应时刻监控无人机的状态。另外,应当适当调高无人机电池的报警电压,以便适应锂电池在低温环境中陡峭的降压曲线。

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在高原地区进行取景拍摄的时候,较小的空气密度使无人机的旋翼需要更高的转速来产生足够的升力,此时无人机的耗电速度要比平时快。操作手要注意时刻监控电池状态,以免无人机坠落。另外,高原地区往往阵风频发,无人机在抵御大风的时候,也会多耗能量。因此,在高原上,操作手要准备多块电池,随时准备替换。

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在火灾现场工作的时候,航拍无人机往往难以正常执行任务。高温空气中隐藏着大量乱流,对飞行稳定性产生了不利影响。普通的航拍无人机在经过噪声滤除和图像处理后,仍难以提供优质的实时画面。另外,普通航拍无人机在耐高温和耐腐蚀方面也没有进行相应的处理,难以保证在事故现场飞行的可靠性。天津港“8.12”特别重大火灾爆炸事故发生后,公安部消防局迅速调集了北京、河北、山西、山东总队的8架消防无人机,随同31名通信技术人员连夜赶往天津。这些消防无人机向救援人员提供了大量现场高清画面,为救援工作的顺利开展提供了有力的技术支持。新闻工作者对现场情况的摄制借助了消防无人机的帮助。消防无人机上搭载红外探测设备或者彩色高分辨率面阵CCD设备,能够在距离地面500到2000米的空中对火灾现场进行实时监控。红外设备可以感知到人类肉眼难以察觉的暗火、阴燃等情况,对火场或者刚刚扑救之后的场地的了解更为全面。采用特殊波段进行探测的传感器还能够透过火灾现场的浓烟毒雾感知消防人员想要迫切了解的火灾中心的具体情况。从这个角度来看,今后的新闻航拍无人机不妨可以准备一些适用于高温环境或者其他极端环境的无人机机体和专业拍摄设备,以备不时之需。

4 锂电池的安全

航拍无人机的飞控、电机和电调等部件已经做到了高度集成化。在日常的维护保障中,只要做到防尘防潮便无需再进行过多的考虑。但是,以锂电池为动力的无人机在使用和维护过程中,始终要围绕着锂电池的性能和安全进行大量的工作。

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1817年,瑞典化学家阿弗韦聪发现了锂。在所有金属中,锂的电位是最高的(3.024V),而密度又是最小的(0.534g/cm3)。人们很早就发现了锂能够被制成高性能电池的潜力。但是锂无论是和空气还是和水接触都会发生化学反应,难以被控制。在几十年的发展之后,锂电池的技术已较为成熟,但是在采用大电流方式进行的工作的无人机上,锂电池的安全性仍然不容忽视。在充电的过程中,锂电极上的金属沉积速度是不一样的(由电极表面的凹凸不平造成),锂金属会在沉积的过程中形成树枝状的晶体。这种晶体会随着充电的进行而不断生长,当碰触到起绝缘作用的隔膜时,晶体可能会折断而不可再被利用,这就是过度充电会导致锂电池容量损失的原因。而有的树枝状晶体则格外坚固,以至于能够刺穿绝缘隔膜继续生长。这样危险就来了:电池的正负两极会被金属锂晶枝连接起来形成短路,使电池大量放热而起火甚至爆炸。这一隐患成为了继使用温度过高、强烈撞击和意外短路之后的锂电池第四大起火原因。前三种原因可以通过设计坚固的外壳和创造良好的使用环境来解决,而因过度充电引发的起火则来自电池内部,较难解决。

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在对锂电池进行充电的时候,整个充电过程中都应当有专人在旁监视。锂电池外壳出现破损的,一律视作废电池,不再使用。充满电的锂电池在准备长期储存之前,要进行放电处理,尽量不要让锂电池长期处于满电保存的状态。在接通和断开电池的过程中,要注意预防和处理打火现象。长期在低温环境中进行新闻航拍的无人机,要使用专门的电池预热和保温设备。另外,一个能够做到严格密封且外壳厚实的防爆箱也是进行野外作业的航拍无人机不可缺少的装备。

结束语 ENDING

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新闻航拍无人机逐渐崛起并且已经给人们提供了大量优质的新闻航拍素材。拥有创新精神的新闻工作者在对无人机的使用过程中也在不断总结经验教训。新闻航拍无人机的操作手在政策法规和操控细节上处处留心,在维护保养无人机的时候处处留意,一定能够将航拍无人机的应用推向一个新的高度。(来源:航空知识)

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