Συστ?ματα κ?μερα? Gimbal: Αρχ?? και εφαρμογ??

Τα μη επανδρωμ?να ενα?ρια οχ?ματα (UAV) μεταφ?ρουν συν?θω?συγκολλητικ??- Τοποθετημ?να ωφ?λιμα φορτ?α κ?μερα? για να καταγρ?ψετε σταθερ??, υψηλ?? - εικ?νε? ποι?τητα?. Μια κ?μερα Gimbal ε?ναι μια μηχανοκ?νητη β?ση που κρατ? ορατ? - Light (Electro - οπτικ?, EO) και/? υπ?ρυθρε? αισθητ?ρε? (IR) και χρησιμοποιε? ανατροφοδ?τηση Gyro/IMU για να ακυρ?σει την κ?νηση του αεροσκ?φου?. Με την ενεργ? κλ?ση και την περιστροφ? κατ? μ?κο? πολλαπλ?ν ?ξονων, ο αντιλ?ψεων διατηρε? το επ?πεδο τη? κ?μερα? παρ? την κ?νηση ? τη δ?νηση. ?πω? εξηγε? μια πηγ? τη? βιομηχαν?α?, η αντιμονικ? "ελ?χιστη [ES] ανεπιθ?μητε? κιν?σει? και δον?σει? για ομαλ?, σταθερ? β?ντεο" χρησιμοποι?ντα? κινητ?ρε? και μον?δα αδρανειακ?? μ?τρηση? (IMU). Αυτ? η σταθεροπο?ηση επιτρ?πει σε κ?μερε? drone να καταγρ?φουν σαφ?, υψηλ? - αν?λυση β?ντεο ακ?μη και σε θυελλ?δει? ? δυναμικ?? συνθ?κε?. Για παρ?δειγμα, τα ενσωματωμ?να gimbals "Δ?στε την κ?μερα ? τον αισθητ?ρα on -

Σχ?μα: Μια κ?μερα 3 - Axis Gimbal (DJI Phantom 4) με κινητ?ρε? και αισθητ?ρε? χωρ?? ψ?κτρε?, επιτρ?ποντα? τον ανεξ?ρτητο ?λεγχο τη? γ?φυρα?, του β?ματο? και του κυλ?νδρου. Αυτ? αντισταθμ?ζει την κ?νηση του drone για να διατηρ?σει την κ?μερα σταθερ?.

Οι σ?γχρονε? τοποθεσ?ε? αντιστο?χιση? συν?θω? χρησιμοποιο?ν σταθεροπο?ηση 3 - ?ξονα (?λεγχο? γυρ?σματο?, β?μα και ρολ?) για πλ?ρη ?λεγχο προσανατολισμο?. (Ορισμ?να μικρ?τερα ωφ?λιμα φορτ?α χρησιμοποιο?ν 2 - Β?σει? ?ξονα που σταθεροποιο?ν μ?νο το β?μα και το ρολ?, πολ? μεγ?λα συστ?ματα προσθ?τουν ?ναν 4ο ?ξονα "ανελκυστ?ρα" για επιπλ?ον κατακ?ρυφη αντιστ?θμιση κ?νηση?.) Οι ηλεκτρομαγνιστ?? χωρ?? ψ?ξη οδηγο?ν σε κ?θε ?ξονα, καθοδηγο?νται απ? του? αισθητ?ρε? IMU (γυροσκ?πια και επιταχυνσι?μετρα) και ?ναν ελεγκτ?. Μαζ? ανιχνε?ουν κ?νηση και εφαρμ?ζουν μετρητ?? - κιν?σει? σε πραγματικ? χρ?νο. Για παρ?δειγμα, ε?ν το drone κλ?νει προ? τα εμπρ??, ο κινητ?ρα? του β?ματο? κλ?νει την κ?μερα π?σω στο επ?πεδο. Το αποτ?λεσμα ε?ναι ομαλ? β?ντεο ακ?μη και κατ? τη δι?ρκεια των ταχει?ν ελιγμ?ν. Αυτ?? ε?ναι ο λ?γο? για τον οπο?ο τα uAV gimbals ?χουν καταστε? απαρα?τητα για την ενα?ρια απεικ?νιση: εξαλε?φουν την ανεπιθ?μητη κ?νηση τη? κ?μερα? και επιτρ?πουν στα drones να συλλ?βουν αιχμηρ?, επαγγελματικ? - ποιοτικ? β?ντεο.

Αισθητ?ρε? κ?μερα? EO/IR

Τα φορτ?α Gimbal Drone συνδυ?ζουν συχν? του? αισθητ?ρε? Electro - Optical (EO) και υπ?ρυθρων (IR) (?να "διπλ? EO/IR gimbal"). Η κ?μερα ΕΟ ε?ναι μια συμβατικ? υψηλ? - ορατ? αν?λυση - Φω? κ?μερα? (συχν? HD ? 4K), εν? ο αισθητ?ρα? IR ε?ναι συν?θω? μια θερμικ? κ?μερα που ανιχνε?ει τη θερμ?τητα. Η κ?μερα EO καταγρ?φει λεπτ? οπτικ? λεπτομ?ρεια για τι? σκην?? ημ?ρα?. Η κ?μερα IR ανιχνε?ει τι? υπογραφ?? θερμ?τητα?, ?στε οι χειριστ?? να "βλ?πουν" στο σκοτ?δι ? μ?σω καπνο?, ομ?χλη? και φ?λρου. Στην πρ?ξη, παρ?χουν τα gimbals eo/irδιπλ? - φ?σμαΕυαισθητοπο?ηση: Στο φω? τη? ημ?ρα? το καν?λι EO δ?νει χρ?μα ? χαμηλ? - Εικ?νε? φωτ??, και τη ν?χτα το καν?λι IR αναδεικν?ει τα ζεστ? αντικε?μενα (?τομα, κινητ?ρε?, πυρκαγι??) με τη θερμικ? του? αντ?θεση. Για παρ?δειγμα, τα θερμικ? αεροσκ?φη χρησιμοποιο?ν φακο?? συντονισμ?νου? σε υπ?ρυθρο μ?κη κ?ματο? και εσωτερικο?? επεξεργαστ?? εικ?να? για να μεταφρ?ζουν τα θερμικ? μοτ?βα σε ορατ? β?ντεο. Σε ?λε? τι? περιπτ?σει?, το συγκρ?τημα τη? κ?μερα? (EO ? IR) ε?ναι τοποθετημ?νο στο συγκρ?τημα, ?στε να παραμ?νει σταθερ? καθ?? το drone πετ?.

Επεξεργασ?α εικ?να? επ? του σκ?φου?

Πολλ? προηγμ?να συστ?ματα gimbal περιλαμβ?νουν ηλεκτρονικ? μ?σα στο πλο?ο για επεξεργασ?α β?ντεο σε πραγματικ? χρ?νο. Για παρ?δειγμα, τα κατασκευασμ?να - σε επεξεργαστ?? μπορο?ν να εκτελ?σουν σταθεροπο?ηση β?ντεο, βελτ?ωση τη? αντ?θεση? και ακ?μη και εργασ?ε? τεχνητ?? -νοημοσ?νη? ?πω? η αυτοματοποιημ?νη αν?χνευση αντικειμ?νων ? η παρακολο?θηση. Ορισμ?να gimbals EO/IR προσφ?ρουν χαρακτηριστικ?, ?πω? ζωνταν? geo - tagging ? στ?χο?. Τα σ?γχρονα συστ?ματα μπορο?νκλε?νω?να κινο?μενο αντικε?μενο αυτ?ματα και διατηρε? το κεντρικ? στο πλα?σιο - ?τσι - που ονομ?ζεται "auto - tracking" - συνδυ?ζοντα? του? αλγ?ριθμου? ?ραση? με τον ?λεγχο κ?νηση? του gimbal. Στην πραγματικ?τητα, η εξ?δρα που μπορε? να εντοπ?σει ?να ?χημα ? ?να ?τομο, στη συν?χεια σκ?τωσε την κ?μερα για να την ακολουθ?σει ομαλ?. Αυτ?? οι δυνατ?τητε? συχν? βασ?ζονται στον ενσωματωμ?νο υπολογιστ? του drone και στον ειδικ? επεξεργαστ? του Gimbal που συνεργ?ζεται. Συνοπτικ?, τα ωφ?λιμα φορτ?α GIMBAL ?χι μ?νο σταθεροποιο?ν την κ?μερα μηχανικ?, αλλ? και παρ?χουν πραγματικ? επεξεργασ?α εικ?να? χρ?νου (π.χ. σταθεροπο?ηση β?ντεο, παρακολο?θηση αντικειμ?νων και βελτ?ωση) για καλ?τερη επ?γνωση τη? κατ?σταση?.

Βασικ? χαρακτηριστικ?

• Υψηλ? απεικ?νιση αν?λυση? και ζουμ: Τα σ?γχρονα gimbals μεταφ?ρουν κ?μερε? HD ? 4K για σαφε?? λεπτομ?ρειε?. Πολλο? περιλαμβ?νουν οπτικο?? φακο?? ζουμ (συχν? 10 × -45 × μεγ?θυνση) ?τσι ?στε οι χειριστ?? να μπορο?ν να εντοπ?ζουν μακρινο?? στ?χου?. Για παρ?δειγμα, ?να οπτικ? ζουμ 30χ μπορε? να επιλ?σει μικρ? χαρακτηριστικ? εκατοντ?δε? μ?τρα μακρι? με ελ?χιστη απ?λεια ποι?τητα?. Αυτ? το ε?ρο? ζουμ (μερικ?? φορ?? σε συνδυασμ? με το ψηφιακ? ζουμ) επεκτε?νει σημαντικ? την αποτελεσματικ? περιοχ? παρακολο?θηση? του drone.

• Θερμικ? υπ?ρυθρη κ?μερα: Σχεδ?ν ?λα τα eo/ir gimbals προσφ?ρουν θερμικ? απεικ?νιση υπερ?θρων Longwave (LWIR). Ο θερμικ?? αισθητ?ρα? "βλ?πει" τη θερμ?τητα, επιτρ?ποντα? στο drone να ανιχνε?ει ανθρ?που?, μηχαν?ματα ? ζεστ? αντικε?μενα τη ν?χτα ? μ?σα απ? εμπ?δια. Αυτ? ε?ναι ανεκτ?μητο για αναζ?τηση - και - δι?σωση, πυρ?σβεση και καθ?κοντα ασφαλε?α?. Ορισμ?να ωφ?λιμα φορτ?α ?χουν ακ?μη και πολλαπλ?? ζ?νε? IR (π.χ. τ?σο MWIR ?σο και LWIR) ? ψυγμ?νοι θερμικο? πυρ?νε? για βελτιωμ?νη ευαισθησ?α.

• Laser Rangefinder/Designator: Υψηλ?τερα - Τα ?κρα του ?κρου ενσωματ?νουν συχν? ?να μ?τι - Σ?στημα ασφαλο?? λ?ιζερ. Το ε?ρο? Laser Rangefinder μετρ?ει γρ?γορα την απ?σταση απ? ?να σημε?ο ενδιαφ?ροντο?, το οπο?ο επιτρ?πει την ακριβ? σ?μανση τη? θ?ση? και του στ?χου. Στη στρατιωτικ? χρ?ση ? τη χρ?ση, ο χειριστ?? μπορε? να ρ?ξει ?να "χρ?μα" λ?ιζερ σε ?να μακριν? αντικε?μενο. Η ανακλ?μενη δ?σμη λ?ει στο σ?στημα το ακριβ?? ε?ρο? σε αυτ? το αντικε?μενο. (Μερικ?? φορ?? περιλαμβ?νεται επ?ση? ?να? προσδιοριστ?? λ?ιζερ για την καθοδ?γηση πυρομαχικ?ν.)

• Auto - Tracking and Video Analytics: Πολλ? συσσωματ?ματα προσφ?ρουν κατασκευασμ?να - στην παρακολο?θηση β?ντεο. Μ?λι? ο χειριστ?? επιλ?ξει ?να αντικε?μενο (π.χ. ?να ?τομο ? ?χημα), η αντοχ? και η κ?μερα θα το ακολουθ?σουν αυτ?νομα. Τα πιο προηγμ?να μοντ?λα ενσωματ?νουν την αναγν?ριση AI - (αν?χνευση ανθρ?πινου/οχ?ματο?, ?δεια? - αν?γνωση πλ?κα? κ.λπ.) και GEO - περιφρ?ξει?. Ο επεξεργαστ?? του Gimbal μπορε? επ?ση? να εκτελ?σει βελτ?ωση τη? εικ?να? (με?ωση του θορ?βου, χαμηλ? εν?σχυση του φωτ??) σε πραγματικ? χρ?νο. Αυτ? τα ?ξυπνα χαρακτηριστικ? σημα?νουν ?τι το drone μπορε? να αποκτ?σει και να διατηρ?σει εστ?αση σε στ?χου? με ελ?χιστη ε?σοδο του χειριστ?.

• Ευελιξ?α πολλαπλ?ν αισθητ?ρων: Τα pods gimbal ε?ναι συν?θω? αρθρωτ?. ?να? μ?νο πυργ?σκο? μπορε? να στεγ?σειδ?ο ? περισσ?τεραΚαν?λια: Για παρ?δειγμα, μια ορατ? κ?μερα ζουμ συν μια θερμικ? κ?μερα (και μερικ?? φορ?? ?να ευρ? φακ? "αναζ?τηση" γων?α?). Σε ορισμ?να σχ?δια, το συγκρ?τημα μπορε? γρ?γορα να ανταλλ?ξει μεταξ? αισθητ?ρων ? προβολ?ν. Για παρ?δειγμα, ?να διπλ? ωφ?λιμο φορτ?ο EO μπορε? να μεταβε? σε κ?μερα ημ?ρα? ευρε?α? γων?α? κατ? τη σ?ρωση σε γενικ?? γραμμ??, στη συν?χεια να μεγεθ?νει με το τηλεφακ? σε ?να ενδιαφ?ρον σημε?ο. ?λλα συστ?ματα περιλαμβ?νουν εξειδικευμ?να συνημμ?να ?πω? φωτιστικ? Spotlight ? περιβαλλοντικο?? αισθητ?ρε?.

Αιτ?σει?

Οι κ?μερε? Gimbal Drone χρησιμοποιο?νται σε ?να πολ? ευρ? φ?σμα ενα?ριων αποστολ?ν. Επειδ? παρ?χουν σταθερ??, πολλαπλ?? - φασματικ?? εικ?νε? και δεδομ?να, ε?ναι απαρα?τητα για τα καθ?κοντα επιτ?ρηση?, επιθε?ρηση? και αν?λυση?. Οι περιπτ?σει? κοιν?? χρ?ση? περιλαμβ?νουν:

• Παρακολο?θηση & Αναγν?ριση: Στρατιωτικ? και Ν?μια - Τα αεροσκ?φη επιβολ?? βασ?ζονται σε gimbals για το ISR (νοημοσ?νη, επιτ?ρηση, αναγν?ριση). ?να σταθεροποιημ?νο ωφ?λιμο φορτ?ο EO/IR επιτρ?πει στου? τομε?? ενδιαφ?ροντο? UAV (σ?νορα, πεδ?α μ?χη?, χ?ρου? εκδηλ?σεων) απ? το υψ?μετρο. Το στρ?μα με γυροσκοπικ? βουν? εξασφαλ?ζει ?τι ακ?μα και ?ταν το drone ? το ελικ?πτερο κινε?ται, η κ?μερα παραμ?νει κλειδωμ?νη στη σκην?. Αυτ? επιτρ?πει αξι?πιστη ταυτοπο?ηση και παρακολο?θηση στ?χων (οχ?ματα, σκ?φη, ?τομα) υπ? δι?φορε? συνθ?κε?.

• Αναζ?τηση και δι?σωση / απ?ντηση σε καταστροφ??: Σε καταστ?σει? ?κτακτη? αν?γκη?, τα αεροσκ?φη με gimbals αναζητο?ν αγνοο?μενου? ? αξιολογο?ν τι? ζημι??. Ο θερμικ?? αισθητ?ρα? μπορε? να εντοπ?σει την υπογραφ? θερμ?τητα? εν?? ατ?μου σε πυκν? ξ?λα ? ερε?πια, ακ?μη και τη ν?χτα. Μ?λι? βρεθε? ?να? στ?χο?, η κ?μερα High - ορισμ?? επαληθε?ει λεπτομ?ρειε?. Επειδ? ο χρ?νο? ε?ναι κρ?σιμο? στο SAR, ο πραγματικ?? σ?νδεσμο? β?ντεο - Time (σε συνδυασμ? με την αυτοματοποιημ?νη παρακολο?θηση) βοηθ? τα πληρ?ματα εδ?φου? να εντοπ?σουν τα θ?ματα γρ?γορα. Μετ? απ? πλημμ?ρε?, πυρκαγι?? ? σεισμο??, υποδομ?? ερευν?ν για κ?μερε? και ανιχνε?ουν hotspots ? επιζ?ντε?.

• Επιθε?ρηση, Χαρτογρ?φηση και Εξ?λιξη: Τα βιομηχανικ? αεροσκ?φη συχν? μεταφ?ρουν συσσωματ?ματα για να επιθεωρ?σουν τι? γραμμ?? ηλεκτρικ?? εν?ργεια?, τι? εξ?δρε? πετρελα?ου, του? αγωγο?? ? του? κυτταρικο?? π?ργου?. Η σταθεροποιημ?νη κ?μερα ζουμ αφ?νει του? χειριστ?? να βλ?πουν σαφ?? ρωγμ?? ? ελαττ?ματα απ? μια ασφαλ? απ?σταση. Πολλ? ωφ?λιμα φορτ?α περιλαμβ?νουν επ?ση? ?να GPS Precision GPS και Laser Rangefinder σε ακριβ?? GEO - ετικ?τα κ?θε φωτογραφ?α. Στην τοποθ?τηση και τη φωτογραμμετρ?α, μια κ?μερα που ε?ναι γεμ?τη κ?μερα (ειδικ? με ?να Nadir - που δε?χνει ευρ?τατο φακ?) επιτρ?πει την ακριβ? χαρτογρ?φηση: η σταθερ? πλατφ?ρμα παρ?γει τραγαν?? επικαλυπτ?μενε? εικ?νε? που απαιτο?νται για μοντ?λα 3D. Τα gimbals χρησιμοποιο?νται επ?ση? για ?ρευνε? οροφ??/ηλιακ?? εν?ργεια? και απεικ?νιση τη? γεωργ?α? ακριβε?α?.

• Παρακολο?θηση περιβαλλοντικ?ν και ?γριων ζ?ων: Οι συντηρητικο? χρησιμοποιο?ν αεροσκ?φη με κ?μερε? gimbal για την παρακολο?θηση των ζ?ων, την παρακολο?θηση των δασ?ν, των υγροτ?πων ? των παγετ?νων και τη μελ?τη οικοσυστ?ματα. Για παρ?δειγμα, τα θερμικ? συσσωματ?ματα μπορο?ν να μετρ?σουν τα ζ?α την αυγ?/σο?ρουπο ?ταν ε?ναι ζεστ? σε σχ?ση με το περιβ?λλον. Οι εικ?νε? EO/IR βοηθο?ν του? ερευνητ?? να χαρτογραφ?σουν την υγε?α τη? βλ?στηση?, τι? δασικ?? πυρκαγι?? ? τη λαθροθηρ?α. Η δυνατ?τητα εναλλαγ?? μεταξ? χρ?ματο? και θερμικ?ν τρ?πων (και στ?χου - track) καθιστ? αυτ? τα ευ?λικτα εργαλε?α για οικολογικ?? ?ρευνε?.

• Κινηματογραφικ?? κινηματογραφικ?? ταιν?ε? και παραγωγ? μ?σων ενημ?ρωση?: Επαγγελματ?ε? κινηματογραφιστ?? και ειδησεογραφικ? πληρ?ματα Mount Gimbal Cameras σε αεροσκ?φη για ενα?ρια κινηματογραφ?α. ?να? σταθεροποιητ?? 3 ?ξονα ε?ναι ζωτικ?? σημασ?α? για να π?ρετε ομαλ?, ανακιν?στε - δωρε?ν υλικ? για ταιν?ε? ? ζωνταν?? εκδηλ?σει?. Υψηλ? - ?κρο gimbals με gyro - σταθεροπο?ηση επιτρ?πουν την πτ?ση με βαρ?τερε? κ?μερε? κινηματογρ?φου εν? εξακολουθε? να συλλαμβ?νει ταιν?ε? - εικ?νε? ποι?τητα?. Ακ?μη και οι χομπ?στε? χρησιμοποιο?ν συγκρατημ?νε? κ?μερε? για να παρ?γουν υψηλ? πανοραμικ? και β?ντεο ορισμο?. Εν ολ?γοι?, τα gimbals επιτρ?πουν τη δημιουργικ? ενα?ρια πλ?να διατηρ?ντα? την κ?μερα σταθερ? και προσανατολισμ?νη κατ? τη δι?ρκεια σ?νθετων διαδρομ?ν πτ?ση?.

Σχ?μα: Πολλαπλ?? λοβ? κ?μερα? (Raven Small UAV System) Τ?τοιε? εναλλ?ξιμε? εν?τητε? gimbal επιτρ?πουν στα τακτικ? drones να αλλ?ζουν ταχ?ω? αισθητ?ρε? ? να καλ?ψουν ?λε? τι? κατευθ?νσει?.

Αυτ? τα παραδε?γματα απεικον?ζουν την ευελιξ?α των ωφ?λιμων φορτ?ων. Συνδυ?ζοντα? σταθεροποιημ?νη τοποθ?τηση, αισθητ?ρε? υψηλ?? απ?δοση? (EO, IR, φακο?? ζουμ) και επεξεργασ?α επ? του σκ?φου?, οι κ?μερε? Gimbal Drone εξυπηρετο?ν αμ?τρητε? αποστολ??. Απ? τι? περιπολ?ε? ασφαλε?α? ?ω? την επιθε?ρηση των υποδομ?ν και απ? τι? μελ?τε? ?γρια? παν?δα? μ?χρι τη δημιουργ?α κινηματογραφικ?ν παραγ?ντων, αυτ? τα συστ?ματα μετατρ?πουν ?να κινο?μενο UAV σε μια αξι?πιστη πλατφ?ρμα απεικ?νιση?.

Πηγ??: Η τεχνικ? βιβλιογραφ?α και τα δεδομ?να του κατασκευαστ? περιγρ?φουν π?? λειτουργο?ν τα eo/ir gimbals. Για παρ?δειγμα, οι επισκοπ?σει? τη? βιομηχαν?α? σημει?νουν ?τι τα gimbals χρησιμοποιο?ν του? κινητ?ρε? συν το IMUS για να σταθεροποι?σουν τι? κ?μερε? και ?τι τα συστ?ματα EO/IR προσφ?ρουν χαρακτηριστικ? ?πω? η θερμικ? ?ραση και το ζουμ. Οι σημει?σει? εφαρμογ?ν και οι ειδ?σει? τεκμηρι?νουν τη χρ?ση του? σε επιτ?ρηση, αναζ?τηση - και - δι?σωση, επιθε?ρηση και χαρτογρ?φηση (π.χ., ?πω? χρησιμοποιε?ται σε FLIR και ?λλε? πλατφ?ρμε? UAV). Αυτ?? οι πηγ?? επιβεβαι?νουν τι? αρχ?? και τι? δυνατ?τητε? που συνοψ?ζονται παραπ?νω.