星空环宇御Mavic Pro
精准悬停
无GPS信号的情况有两种,一种是室内环境,始终都没有GPS信号;另一种是飞行过程信号遮挡导致的丢星,比如室内、室外之间的飞行。飞行器一旦失去定位悬停的能力后就会漂移,对于新手或者超视距飞行都容易造成操控失误而带来事故。基于GPS的定位功能,实际上是飞行控制器获取了飞行器当前的位置和速度信息后实现的,因此要做到无GPS环境下的定位飞行,同样需要获得飞行器当前的飞行状态。通常情况下会在飞行器底部配备由一对超声波和单摄像头组成的光流视觉定位系统。超声波传感器用于测量飞行器和下方的相对高度,单摄像头通过连续采集飞行器下方的图像信息从而计算相对位置。由于超声波传感器是单点计算,距离越远其反射的声波精度越低,因此最大定位高度小于3米,而单摄像头使用图像采集的光流定位方式无法获取深度信息,因此有效的悬停环境也十分有限,对于室内纹理不清晰的地面甚至无法正常工作。Mavic采用了双目立体视觉的精准悬停技术,很好的解决光流定位的局限性,甚至是实现户外高空飞行时无GPS信号的精准悬停。首先,双目立体视觉能够获取前方15米处物体的三维深度信息,其有效悬停高度是光流的2-3倍,其次,获得了三维深度信息后,便能够精准计算出飞行器当前的速度信息,基于此Mavic实现了无GPS环境下的高度13米范围内精准悬停。另外,前视的双目立体视觉系统也能通过观测飞行前方的环境,从而计算出飞行器当前的位置和速度信息,实现高空环境下的精准悬停。得益于精准悬停技术,Mavic还能在起飞时采集地面图像,在自动返航时,Mavic能精准地返回起飞地点。
更持久,更尽兴
在开发Mavic时,DJI希望提升便携性的同时并不减少飞行时间,Mavic已经配备了7公里(FCC标准,在无干扰室外空旷环境测得)的高清数字图传,更需要足够的飞行时间和机动性来享受航拍飞行的乐趣,多少才够?Phantom 4是28分钟续航和20米/秒的飞行速度,Mavic做到了27分钟和18米/秒。由于Mavic的体积比Phantom 4大幅缩小,因此对整机动力系统和飞行效率都有着严苛的要求。相比现在市面上许多口袋尺寸、折叠式无人机只有10分钟左右的飞行时间,Mavic是他们的2.5倍左右。不仅如此,这些小尺寸折叠机难以在户外有风环境下进行高空稳定飞行。飞行器的续航时间和动力系统效率、整机功耗密切相关。Mavic的重量较轻,尽管抗风性能比Phantom 4略弱,但Mavic的机身和动力系统通过以下设计,同样可以获得媲美Phantom 4的飞行性能:
1. 机身纵向流线型设计以及整体表面光滑处理能够降低向前飞行时的空气阻力;
2. 采用8.3英寸折叠桨叶设计,尺寸几乎是机身长度的1/2,相比之下,市面大部分折叠式无人机桨叶尺寸只有机身1/4。这得益于Mavic前、后机臂错层的折叠设计,收折后桨叶互不干涉;
3. 针对向前飞行的姿态角度设计机身气动布局,并且优化桨叶气动效率,因此Mavic在飞行时能比悬停获得更久的飞行时间;
4. 采用高能量密度的锂电池设计以便相同放电功率下减少电池体积,电池仓紧贴机身设计时同时还能保证结构强度;
5. 提高动力系统的瞬间拉力并配备响应速度快、高可靠性的飞控系统,提高抗风性能;*电池使用时间在最佳飞况下测得,或因环境和飞行方式不同而有所差异。
4K超高清视频
电子图像增稳(EIS)技术是基于图像尺寸裁剪而实现的电子防抖功能,由于不需要三轴机械云台的硬件结构,因此省去了部分重量,大部分小尺寸无人机都会采用这项技术用于相机防抖。从技术原理的角度说,电子图像增稳通常的做法是将原始视频进行大幅度的边缘裁剪后再重新缩放到用户设置的分辨率。以图像中心为基准,越是边缘处抖动越明显,因此裁去边缘图像后生成1080P画质的视频,分辨率理论上可以达到全高清画质,但实际上这种方式无法完全消除抖动,使得照片和视频都存在水波纹现象。实际应用中还存在4个典型问题:
1. 无法录制4K或高帧率视频。由于需要对图像进行裁剪,而且裁剪范围越大,所录制的视频才能越稳定,目前相机的分辨率最大为4K,因此电子图像增稳技术下无法拍摄4K,甚至是2.7K分辨率的视频;另一方面,裁剪消抖需要一定的处理时间,因此无法进行高帧率的视频录制,一般只能录制1080P@30fps的视频;
2. 拍摄角度无法精准调整。由于相机角度没有机械控制,因此大部分情况下会采用鱼眼镜头,否则飞行中是无法调整拍摄角度。即便鱼眼镜头,也只能显示镜头的一部分画面,影响拍摄体验;
3. 视频裁剪过程造成的画面黑边问题。由于技术原理是实时图像裁剪,因此在飞行过程中,一旦出现飞机转弯、升高等改变视角的飞行时就会在画面中看到边缘被裁剪后留下的黑边现象,甚至会出现画面卡顿不流畅的问题;
4. 画质有损失。 虽然从4k的视频可以无损地裁剪出一个完整的1080p视频,但是由于光学系统的解析度限制,导致虽然裁剪无损,但是光学上是有损的。为了能够拍摄4K分辨率的航拍照片和视频,并且提供流畅、稳定的实时预览画质,Mavic配备了DJI迄今为止最小的一体化高精度三轴机械增稳云台。三个维度上都配备了无刷电机,对相机的角度进行高精度控制,根据飞行姿态实时调整方向消除相机的晃动和抖动,时刻保证拍摄画面的稳定。Mavic Pro的4K相机延续了DJI相机的核心技术,采用1/2.3英寸CMOS传感器,与市面上大部分专业运动相机采用相同尺寸的传感器,配备等效焦距28mm的一体镜头设计,满足4K@30fps、1080P@96fps的视频拍摄以及1200万像素的照片拍摄需求。