极客博士体验大疆无人机加GoPro航拍

大疆产品整体感受

DJI Phantom精灵做工精细,小巧漂亮,包含全套设备,到手即飞。配备性能优异的NAZA-M飞控,定点定高悬停稳定,抗风性能尚可,机动性好,没有航模基础也可操控。适合搭载GoPro一类摄像机。GoPro HERO 3+轻便小巧,功能强大,可高速连拍、可录制1080p视频、40米防水。无线传输和控制功能使得操作更便捷。

DJI Phantom 1 体验报告

首先感谢极客大本营能够提供这样一次宝贵的试用机会,我是南京某高校的自动化控制专业的博士生。此次试用的是在多旋翼领域大名鼎鼎的大疆创新公司(DJI)的精灵1(Phantom 1)四旋翼飞行器和最新款的Gopro Hero 3+ 运动摄像机(Silver 版本)。

体验报告内容安排如下:

第一章:DJI Phantom使用;

第二章:使用DJI Phantom 和 Gopro Hero 3+进行航拍;

第三章:产品使用感受和建议。

1 DJI Phantom使用

1.1 DJI Phantom 的规格

与传统的航模产品需要较为复杂的组装和调试不同,精灵是一款RTF(Ready To Fly)产品,主要组装工作已经基本完成,用户只需安装脚架和螺旋桨。而且包含了全套设备,额外需要准备的仅仅是用于遥控器的四节1.5V五号电池(就这个感觉最不爽)。

精灵的大脑是DJI自主研发的NAZA—M多旋翼飞控(俗称哪咤,更高档的是悟空,据说还有如来,⊙﹏⊙b),并配备了GPS模块(在室外能够实现自主定点悬停和失控返航)。

l  轴距330毫米(就是对角线上两个电机的中心距离);

l  最大平飞速度约10m/s;

l  遥控距离估计约300m左右(前提是遥控器与飞行器间无建筑物等遮挡,建议大家别飞太远,六十米开外就看不清楚了);

l  续航时间约10分钟(视载重情况、飞行情况而定);

l  可切换GPS姿态飞行模式和姿态飞行模式,可使用智能方向模式(超实用);

l  有低电压保护措施,有失控返航功能;

http://www.dji.com/cn/product/phantom/feature#fei-xing-su-du-zui-da-10-m-s上有具体的介绍,就不再啰嗦了。

1.2 DJI Phantom开箱

精灵的包装箱不是很大,和一般笔记本电脑的包装箱体积相近。包装箱很漂亮,顶部有提手,方便携带,整体风格很像苹果。

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打开包装箱,里面是一本说明书和坚固的减震框架,足以确保精密的飞行器在运输过程中不被损坏。

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取掉上半部分的减震框架,精灵终于现身。机身、遥控器、桨、脚架等部件都被稳固、紧凑而有序的排列在减震框架内。

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机身主体是白色,而且曲线优美、外观时尚(语文不太好,见谅,总之真的是很好看),做工精细。材质虽然是塑料,但是轻巧而坚固(一般摔不坏)。

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DJI的遥控器配色很像大熊猫的脸,走的是可爱路线啊,嘿嘿

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充电器也是白色的,玩航模这么久第一次见到这种颜色的,很有苹果范啊,估计设计者是果粉。最大充电电流是3A,有点小;只能充两种锂电池(LiPo和LiFe),有点少;而且没有显示屏、更没有放电功能(这个真得有)。不过真正玩航模的不会用这个充电器,而一般用户用这个充电器也完全够用了

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螺旋桨是自紧桨,这个要赞一个,自紧桨用起来真实太方便了,无需扳手等工具,完全傻瓜式,而且很安全。

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GoPro的航拍挂架、固定螺丝(都预先上了螺丝胶,非常贴心)、等需要用到的各种零碎东西,DJI也很贴心的给准备了。而且做工都很好。

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总之就做工和配置看,还是对得起精灵这个名字和它的售价的(很贵啊,口水中)。

强烈建议首先给锂电池充电,在充电时阅读说明书、组装飞行器、下载驱动和调参软件,要不看着组装好的精灵等电池充电很煎熬的说。

1.3 动力锂电池充电

配备的平衡充电器面板上有两个开关,左侧的是充电模式选择开关,有“LiPo”电池充电模式和“LiFe”电池充电模式可选择。所配的是锂聚合物电池即LiPo电池,故拨到“LiPo”一侧。右侧是充电电流选择开关,有1安培、2安培、3安培三个档位,推荐使用3安培档位充电,不仅充电时间最短,还能充分激发电池活性。两个开关中间的LED灯为状态指示灯,在充电过程中为红色、平衡过程为红绿交替闪烁、充电完毕为绿灯常亮。开关上方四个LED灯用于显示电池的节数,充电开始时要核对一下指示灯亮起数量与电池节数是否相符。按图中所示方式连接充电器和电池进行充电,完全充满要一个多小时(好慢啊)。

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友情提示以下几点:

1.充电过程中充电器和电池均会发热,应远离易燃物品;

2.充电过程需要有人值守,电池充满后及时断电,然后取下电池;

3.单片锂电池单元正常电压是3.7V,充满电后约4.2V,不能低于2.5V;

4.锂电池充满电后不宜放置超过两天不用,会缩短寿命。长期储存应充到3.85V/cell的保存电压(提供的充电器貌似不好实现唉),并置于阴凉干燥处静置。

5.电池刚放电完毕外表较热时需冷去至室温再充电。充完电后也需冷却至室温再使用;

6.严禁刺、摔、短接、火烧锂电池,会有爆炸的危险(纯属啰嗦,应该没人这么暴力吧)。

1.4 DJI Phantom 组装

首先安装脚架,说明书上写得很清楚,需要注意有一个脚架上预装了指南针模块,需要把飞行器主体上预留的数据线与之相连,如下所示。

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另一侧脚架上需要安置接收机天线,用所提供的布胶带固定,如下图所示。注意,严紧包裹或剪短天线末端裸露段(会缩短遥控距离,易造成可怕的失控,有的同学会嫌天线长不好看)

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为了避免调参过程中出现意外,强烈建议调参校准完成后再安装螺旋桨,以后调参时也需要取下螺旋桨。所配备的桨是自紧桨,不需要按照说明书上所说的方式安装螺旋桨。桨的正面标有“解锁”和“上锁”两个标志,根据机臂上所标的电机旋转方向,选择“上锁”方向与之相反的桨放在电机轴上,用手按电机旋转方向拨动到恰好停止即可,当电机高速旋转后,桨会自动旋紧。

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这种设计省掉了用扳手拧紧桨夹螺母、上螺丝胶防止松动等繁琐的过程,而且拆卸也方便,可以说是傻瓜式的设计。而且非常安全,飞行中螺旋桨不会松动。拆卸也很方便,而且DJI还提供了专用的工具用来夹住电机,再用手按解锁方向旋转螺旋桨即可拆下,很省力

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DJI还提供了一些贴纸,不仅漂亮,而且非常实用。像下面这四个条形贴纸是用来标明机头方向的,白天飞行时很方便。注意有两个较短的贴纸是贴在机臂外侧的。而且机臂上预留了四个浅的凹槽用于放置贴纸,按着它们贴就不会歪了。还有一些“DJI”和“Phantom”标志的贴纸,也是设计的非常漂亮,贴上后不仅很酷,而且有路人甲问飞的是什么,指指标志就行了。

组装完毕,很漂亮,名副其实,如精灵一般精致、小巧而美丽,秀几张美图:

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1.5 DJI Phantom校准和调参

Phantom的校准和调参都很简单,与MWCAPM等开源飞控比起来可谓傻瓜式设计,非常适合一般用户使用。

按说明书提供的网址下载驱动程序和调参软件,注意选择Phantom 1代的软件。

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先按照说明书上所述对指南针模块进行校准。让飞行器断电,然后用USB连接线连接飞行器调参端口后,再接上电池。按提示安装驱动和调参软件。调参软件界面设计得比较合理,很容易使用。鼠标移到对应部分时,左侧就会有详细的说明,非常人性化。遥控器要选择D-Bus模式的。

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校准遥控器行程:

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对IMU进行校准(推荐高级校准,只需把飞行器水平静置):

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将S1开关最下面一档设置为失控保护:

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在S2开关上设置智能方向(IOC)模式下的航向锁定和返航点锁定:

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其它的像感度等参数都无需调节,使用出厂默认的设置就可以了。至此,Phantom的校准和调参就全部完成了。

1.6 DJI Phantom 飞行

DJI配备的2.4GHz遥控器拿在手里蛮有质感,摇杆的手感也很不错,不亚于Futaba、JR等专业的航模遥控器。虽然功能略显简陋,没有显示屏、没有混控、没有三段开关,没有油门曲线设置……甚至都没有微调开关,但它是专为Phantom设计的,用它来控制Phantom完全足够;而且由于功能简单所以使用简单,出厂时各个通道已全部设置好功能,无需一般遥控器复杂的通道设置,非常适合一般用户

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所有的摇杆通道和控制云台俯仰的通道均是比例通道,以前飞通道为例,推动摇杆幅度越大,前飞速度越快,所以应该谨慎的推动摇杆,幅度不宜过大。

再解释姿态飞行模式、GPS姿态飞行模式、智能方向控制(IOC)这几个关键的词汇。

1.6.1 姿态飞行模式

飞行器可以实现自主平衡,但无法实现精确的定点悬停,需要手动加以修正。这种飞行模式是最基本的飞行模式,建议大家多多练习这种模式,以备GPS信号不好时的飞行。飞行器解锁前,遥控器S1开关(右边)切换到中间的“ATTI”。

1.6.2 GPS姿态飞行模式

飞行器不仅可以自主平衡,在无操作指令(就是不拨动遥控器摇杆)时飞行器会悬停于当前位置。这种模式非常好飞,但是一定要在GPS信号良好情况下才可解锁起飞(即便只闪一个红灯也最好别用),并且飞行中出现GPS信号不好的报警,要立即切换回姿态飞行模式。飞行器解锁前,遥控器S1开关(右边)切换到上面的“GPS”。

1.6.3 智能方向控制(IOC)

IOC出厂时是关闭的,需要在调参软件中打开。IOC需要在GPS姿态飞行模式下才能使用,所以只有在GPS信号良好时才能使用。IOC开启后,遥控器S2开关(左侧那个)切换到“CL”,进入航向锁定(CL);遥控器S2开关切换到“HL”,进入或返航点锁定(HL)。

航向锁定以切换到“CL”时指南针模块记录到的机头方向为飞行器的前方,此后无论飞行器的机头处于什么位置,只要遥控器发射向前指令,飞行器就会以记录的前向前飞(即使此时机头朝向操作者)。同理,左转、右转、左侧飞、右侧飞也均是相对于已经记录的前向而言。这个模式刚飞的时候会觉得有些奇怪,但习惯了后就觉得非常实用,再也不需要时刻分辨机头在哪了。但需要注意使用“CL”时要远离大型的钢铁构筑物和磁场较强(如高压电线附近)的场所,而且起飞前最好再次校准指南针模块;操作者视线最好时刻与锁定的前向保持一致;需要调整前向时要把S2切到“OFF”后再切回“CL”。大家可以看我上传的视频,里面有CL下的测试飞行。

返航点锁定以起飞前记录的返航点到切换到“HL”时飞行器所在位置为前向,就是说基本上只要一直推着向前的摇杆,飞行器就会直奔返航点而来,不用管飞行器机头处在什么方向,够傻瓜式的吧。

解锁飞行器的方法如下:

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解锁后四个电机会低速旋转,声音很好听,机臂下的LED灯也会亮起(机头为红色、机尾为白色),投射到地面上很好看:

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缓慢向上推动油门,在飞行器要离地时快速再推一些。飞行器到达指定高度后松开油门让其自动回中,飞行器会自动保持当前的油门。需要下降时就向下拨动油门摇杆,到达指定高度后同样松开,一定要注意控制下降速度,下降过快容易造成旋翼类飞行器失稳。降落接近地面时要缓慢减小油门,触地后则要迅速将油门摇杆拨到最底。

结束飞行准备靠近飞行器前,务必要先给飞行器重新上锁,然后拔掉电池、关掉遥控器。

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说了这么多,下面上几张精灵飞行时的靓照。其实精灵真的很好飞,完全不需要多高的操作技巧,一些之前从未接触过航模的同学简单练习后也能操控自如。像精灵这一类的多旋翼飞行器确实是给没有时间和精力去练习直升机和固定翼的人圆了飞行的梦。

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精灵飞行姿态漂亮,而且非常稳定,脱控悬停没有任何问题。其实坐在草地上,看漂亮的精灵悬停在正前方也是很惬意的。

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精灵又非常灵活,快速爬升、高速前进和急停都不是问题。再提供稳定的同时又能让操纵者随心所欲的驾驭,可谓静若处子,动若脱兔。

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2 使用 DJI Phantom 和 GoPro HERO 3+ 航拍

DJI提供了GoPro的挂架,但挂架的宽度是按照加装屏幕的GoPro设计的,并且不可调,GoPro单机放进去后容易前后晃动,这点需要改进

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DJI提供的挂架可以调整俯仰角度,但无法实现镜头垂直向下可以使用GoPro提供的挂架实现摄像机镜头垂直向下,这样角度拍出来的也很有意思。

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使用DJI挂架时由于重心前移较多,飞行器起飞离地的瞬间会出现“点头”现象,此时应果断增大油门让其迅速离地即可平衡,否则飞行器可能前翻别问我怎么知道的,心疼啊)。

另外固定好摄像机后,建议先用手机上的GoPro客户端检查摄像机视角内是否有脚架(向下俯视角度较大时很容易出现可恶的脚架)。但飞行器起飞前一定要关闭摄像机的wifiDJI说明书上特意说明可能会对飞行器接收机造成干扰(唉,本来还想实时观看航拍图像的),大家还是按说明书来,一旦失控了,精灵加狗的损失太大了,要是在碰到花花草草就悲剧到家了

下面上几张航拍视频的截图(大家将就着看):

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效果还是很好的,因为精灵的振动小(震动大了会有不好看的“果冻”),而且狗3+的确够给力。

3 产品使用感受和建议

优点主要如下:

l  入门简单,不需要过多的航模知识;

l  组装简单维护简单

l  包含全套设备

l  外观漂亮做工精致(静态欣赏也很不错),体型小巧,便于携带;

l  配备的NAZAM+GPS飞控性能优越、而且稳定可靠,使得飞行器既可稳定悬停,又能快速机动。曾在5级—6级风环境中飞过,使用GPS姿态飞行模式,依然能够较为顺利的操控

l  操控简单。在GPS姿态飞行模式下,使用航向锁定后非常好飞。(几个从未接触过的同学练习两个起落后均能较为熟练操作,因此没有航模基础的朋友完全不用担心

l  对场地要求低。一个很小的广场,甚至室内、走道里面都可爽飞。现在城市里面适合进行航模活动的场地极端难找,而Phantom可以让我们想飞就飞。

当然,Phantom也不是十全十美的。我认为Phantom的定位更多的是一种普及型的、像一般数码产品,面向一般用户、而非航模发烧友的我觉得有下面一些需要改进的地方:

l  把遥控器的控电改为锂电池。购买干电池麻烦而且不经济,也显得不够高端、大气、上档次。

l  电池的XT60插头很难插拔。XT60插头虽然可靠性很高,但想把电池从飞行器上拔下时,要用很大力量(女性用户估计会拔不动),我的手指就因为用力太猛被电池仓边缘擦破了。

l  电池仓长度空间不够。而且用于调参的USB接口也位于电池仓内,使得安置电池更困难。每次塞入电池后都很难关闭仓门。

l  航拍挂架宽度不可调。狗3+不装LCD屏幕时会前后晃动。

l  脚架之间的间距太小。使用GoPro HERO 3+ 以广角模式拍摄时很容易拍到脚架,建议加宽脚架间距,不仅能解决这个问题,还能够增加降落时的稳定性。

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l  脚架减震棉太小,无法充分吸收降落时的震动。建议用圆柱形的减震棉把脚架底部完全包裹。

l  建议配备桨保护圈。减小操作失误撞到东西时,高速旋转螺旋桨对被撞物体造成的损伤,同时也避免螺旋桨本身以及电机的损伤。

l  建议配备一个轻便的设备箱,在无需拆桨和脚架的情况下可放入飞行器和遥控器等全部设备,这样想飞的时候一箱拎走。

l  建议低压报警增加警告音。因为飞行中操作者不一定是一只面向机尾指示灯,无警报音可能会造成无法及时发现低压报警。

l  最好能解决狗3+的无线开启后对接收机的干扰。

l  图中两根裸露的导线不知是何作用。建议DJI处理一下,避免直接裸露。

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l  增加装卸脚架螺丝用的4.0十字螺丝刀和拆装飞行器用的2.0内六角螺丝刀(这个一般只有航模玩家才有)。

l  建议将Phantom细分为专业版和普通版。

专业版面向航模玩家,不必配备遥控器、接收机、充电器和电池(这些都是玩航模的基本装备,而且玩家自己的设备要远远好于DJI提供的),节省的成本可用于提升功能,如配备简单的两轴云台,以及增加扩展性,如预留扩展图传、数传等设备的空间。

普通版面向一般的用户,进一步提升设备的易用性。

(1) 可以把动力锂电池电池做成像一般手机电池那样,无需再去插拔XT60插头;

(2) 把平衡充电器做成类似手机电池座充的形式,电池放入就充电,无需再连接平衡头和XT60插头;

(3) 调参接口做成Micro USB接口,且固定于飞行器内(像手机数据接口那样),可以节省空间,方便使用;

(4) 改进飞行器状态显示方式,只靠LED灯颜色和闪烁频率的变化来表示不够直观,不容易被一般用户理解,(说明书上列了一页纸去说明不同颜色和闪烁频率的意义,开始几次我都是带上说明书飞的)。可以考虑增加简单的语音提示或者在遥控器上增加显示屏显示飞行器状态;

(5) 提供一套模拟软件供一把用户使用遥控器在电脑上练习精灵的基本操作。