本發明涉及航拍飛行器技術領域，特別涉及一種多旋翼航拍飛行器。

背景技術：

隨著航空模型技術的不斷發展，多旋翼飛行器憑借其特有的優勢而得到廣泛的使用。而多旋翼一般是按照螺旋槳的個數和位置來分類的，常見的有四旋翼、六旋翼和八旋翼。相對于傳統的固定翼飛機而言，多旋翼具備可垂直起降、攜帶方便、可懸停等優勢，而相比于直升飛機，多旋翼同樣具有結構簡單、易于操作的優勢；并且多旋翼可加載各類載荷來實現不同的功能，其中運用最廣泛的便是加載各類攝影攝像設備來實現航拍功能，即多旋翼航拍飛行器。

正是因為多旋翼航拍飛行器具有可垂直起降并自由飛行、懸停精度高、穩定性好、攜帶方便、結構簡單的優點，因此其被廣泛應用于各類航拍活動，比如影視航拍、測繪等。然而，多旋翼航拍飛行器由于其特殊性，旋翼和電機始終處于高速旋轉狀態，加之在空中受重力、氣象等影響，其穩定性與傳統的攝影整備器材相比差了很多，易出現畫面抖動的問題，輕則造成所拍攝的畫面模糊不清，重則造成所拍攝的畫面扭曲變形，這嚴重影響了拍攝效果，無法滿足人們的拍攝需要。

技術實現要素：

鑒于上述內容，有必要提供一種多旋翼航拍飛行器，該多旋翼航拍飛行器不僅可以有效降低飛行器機體的振動及該振動對攝像機造成的影響，從而可以增加攝像機的拍攝穩定性，進一步提高拍攝的畫面質量，以達到良好的拍攝效果；而且可以更好的監控多旋翼航拍飛行器的飛行情況，避免多旋翼航拍飛行器在飛行過程中受到損壞。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種多旋翼航拍飛行器，包括遙控器、機架和均設于機架上的電源、飛行控制器、電子調速器、電機、旋翼及拍照載荷；所述遙控器無線連接所述飛行控制器，所述電源依次連接所述飛行控制器、所述電子調速器、所述電機和所述旋翼；所述拍照載荷包括云臺、無線圖像傳輸系統和攝像機，所述云臺上安裝所述無線圖像傳輸系統和攝像機，所述無線圖像傳輸系統分別與所述攝像機、地面上的監視器連接；所述機架上還設有第一減震組件和第二減震組件，所述電機通過所述第一減震組件安裝在所述機架上，所述云臺通過所述第二減震組件安裝在所述機架的底部；所述飛行控制器包括處理器、無線接收器、GPS模塊、磁強計、陀螺儀、第一振動傳感器和第二振動傳感器，所述處理器分別連接所述無線接收器、所述GPS模塊、所述磁強計、所述陀螺儀、所述第一振動傳感器和所述第二振動傳感器；

所述無線接收器用來接收所述遙控器發出的指令信號并將指令信號發送給所述處理器，所述GPS模塊用來對多旋翼航拍飛行器進行定位并將生成的位置信號發送給所述處理器，所述磁強計用來測量多旋翼航拍飛行器所在位置的磁感應強度并將生成的航向信號發送給所述處理器，所述陀螺儀用來感應多旋翼航拍飛行器的水平方位、垂直方位、俯仰方位、航向和角速度并將生成的姿態信號發送給所述處理器，所述第一振動傳感器安裝在所述電機上，用來感應所述電機的振動強度并將生成的第一振動強度信號發送給所述處理器，所述第二振動傳感器安裝在所述云臺上，用來感應所述云臺的振動強度并將生成的第二振動強度信號發送給所述處理器；所述處理器對所接收的指令信號、位置信號、航向信號、姿態信號、第一振動強度信號和第二振動強度信號進行綜合分析，并得到用于調整所述多旋翼航拍飛行器當前飛行姿態的的脈寬信號發于所述電子調速器，所述電子調速器再根據接收到的脈寬信號控制所述電機的轉速。

進一步的，所述多旋翼航拍飛行器采用雙電源供電模式。

進一步的，所述飛行控制器還包括與所述處理器連接的電壓傳感器，所述電壓傳感器用來感應所述電源的電壓強度并將生成的電壓信號發送給所述處理器，所述處理器再根據該電壓信號來控制所述雙電源的切換。

進一步的，所述電源由二鋰聚合物電池構成，并安裝在所述機架的中心。

進一步的，所述云臺為三軸云臺，且每個軸均使用基于自適應卡爾曼濾波的模糊PID控制環路算法來控制自身的運轉。

進一步的，所述機架由碳纖維制成。

進一步的，所述第一減震組件和第二減震組件均由硅膠減震球構成。

進一步的，所述電機為無刷電機，所述電子調速器為無刷電子調速器。

進一步的，所述機架的底部安裝有可折疊腳架。

進一步的，所述旋翼為四個、六個或八個，且對稱安裝在所述機架上。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1.在本發明的多旋翼航拍飛行器中，首先，通過在電機和云臺與機架之間安裝減震組件來降低電機及旋翼旋轉所產生的振動對攝像機的影響；其次，在電機及云臺上安裝的振動傳感器，可將感應到的振動強度信號發送給處理器，處理器通過接收到的振動強度信號控制電子調速器調節電機的轉速，從而降低電機及旋翼產生的振動；再次，處理器還可通過對無線接收器、GPS模塊、磁強計和陀螺儀發送的指令信號、位置信號、航向信號和姿態信號進行綜合分析后，將生成用于調整多旋翼航拍飛行器當前飛行姿態的脈寬信號發于電子調速器，電子調速器再根據接收到的脈寬信號控制所述電機的轉速，再進一步控制所述旋翼的轉速，進而修正六旋翼航拍飛行器當前的飛行姿態。因此，以上各種設置的結合，可以增加多旋翼航拍飛行器飛行的穩定性并有效的降低飛行器機體振動對攝像機的影響，從而增加了攝像機拍攝的穩定性，提高了拍攝質量。

2.本發明設置的無線圖像傳輸系統可以將攝像機拍攝的畫面實時發送到地面的監視器上，因此，使用者不僅可以通過無線圖像傳輸系統同步預覽拍攝畫面，而且可以更好的監控多旋翼航拍飛行器的飛行情況，避免多旋翼航拍飛行器在飛行過程中遇到阻礙物而受到損壞。

【附圖說明】

圖1是本發明一種多旋翼航拍飛行器的工作原理示意圖。

圖2是本發明一種多旋翼航拍飛行器的立體結構示意圖。

圖3是本發明一種多旋翼航拍飛行器的旋翼部分結構圖。

主要元件符號說明如下：

圖中，1.機架，2.旋翼，3.第一減震組件，4.電子調速器，5.電機，6.第一振動傳感器，7.第二振動傳感器，8.云臺，9.攝像機，10.可折疊腳架，11.第二減震組件。

如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。

【具體實施方式】

如圖1和圖2所示，一種多旋翼航拍飛行器，包括遙控器、機架1和設于機架1上的飛行控制器、電源、電子調速器4、電機5、旋翼2及拍照載荷；電源依次連接飛行控制器、電子調速器4、電機5和旋翼2，飛行控制器與遙控器無線連接。

其中，拍照載荷包括云臺8、無線圖像傳輸系統和攝像機9，無線圖像傳輸系統與攝像機9相連且均安裝在云臺8上，且無線圖像傳輸系統與地面的監視器無線連接。因此，在此設置的無線圖像傳輸系統可以將攝像機9拍攝的畫面實時發送到地面的監視器上，從而使處于地面上的使用者不僅可以同步預覽拍攝畫面，而且可以更好的監控多旋翼航拍飛行器的飛行情況，避免多旋翼航拍飛行器在飛行過程中遇到阻礙物而受到損壞。

此外，機架1上還設有第一減震組件3和第二減震組件11，電機通過第一減震組件3安裝在機架1上，云臺8通過第二減震組件11安裝在機架1的底部；這兩處安裝的減震組件可以降低電機5及旋翼2旋轉所產生的振動對攝像機的影響，從而可以保證攝像機的拍攝質量。

進一步的，飛行控制器包括處理器、無線接收器、GPS模塊、磁強計、陀螺儀、第一振動傳感器6和第二振動傳感器7，處理器分別連接無線接收器、GPS模塊、磁強計、陀螺儀、第一振動傳感器6和第二振動傳感器7。其中，無線接收器用來接收遙控器發出的指令信號并將指令信號發送給處理器，GPS模塊用來對多旋翼航拍飛行器進行定位并將生成的位置信號發送給處理器，磁強計用來測量多旋翼航拍飛行器所在位置的磁感應強度并將生成的航向信號發送給處理器，陀螺儀用來感應多旋翼航拍飛行器的水平方位、垂直方位、俯仰方位、航向和角速度并將生成的姿態信號發送給處理器，第一振動傳感器6安裝在電機5上，用來感應電機5的振動強度并將生成的第一振動強度信號發送給處理器，第二振動傳感器7安裝在云臺8上，用來感應云臺8的振動強度并將生成的第二振動強度信號發送給處理器。然后，處理器再對所接收的指令信號、位置信號、航向信號、姿態信號、第一振動強度信號和第二振動強度信號進行綜合分析，并得到用于調整多旋翼航拍飛行器當前飛行姿態的的脈寬信號發于電子調速器4，電子調速器4再根據接收到的脈寬信號控制電機5的轉速，進而通過調節電機5的轉速來控制旋翼2的轉速。因此，在保證正常飛行的情況下，飛行控制器通過綜合各方面的信號調整飛行姿態來進一步降低機體產生的振動，從而來進一步提高攝像機攝像的穩定性，進而保證拍攝質量。

進一步的，本發明的多旋翼航拍飛行器采用雙電源供電模式，一用一備，并且該多旋翼航拍飛行器通過飛行控制器中的電壓傳感器來感應電源的電壓強度，然后電壓傳感器將生成的電壓信號發送給與之連接的處理器，處理器再根據該電壓信號來控制所述雙電源的切換，以在當前所使用的電源電能無法支撐航拍飛行器正常飛行時及時切換到備用電源，保證負載的連續性，從而增加了多旋翼航拍飛行器的飛行時間，提高了多旋翼航拍飛行器飛行的連續性和安全性。另外，本發明的電源由二鋰聚合物電池構成，二鋰聚合物電池具有能量密度高、小型、超薄、輕量、安全性高及成本低的優點，由其構成的電源不僅可以為多旋翼航拍飛行器的飛行提供足夠的能量來源，而且可以極大的減輕多旋翼航拍飛行器的載重，增加多旋翼航拍飛行器飛行的安全性和靈活性。

進一步的，旋翼2為四個、六個或八個，其對稱安裝在機架1上，并與安裝在機架1中心的電源相配合，使得本發明的多旋翼航拍飛行器的重心與幾何中心重合，從而可以保持多旋翼航拍飛行器的水平，避免了因重心偏差過大，導致重心偏差方向的電機高速運轉而帶來的兩個問題：第一，長期高速旋轉的電機5故障率增大，可能會導致多旋翼航拍飛行器燒毀，甚至墜落；第二，起飛時高速旋轉的電機5在起飛后其轉速的可調節余量變小，會導致在遇到微風或多旋翼航拍飛行器需要機動時，動力不足，造成多旋翼航拍飛行器抖動，從而導致拍攝畫面模糊。

進一步的，機架1的底部安裝有可折疊腳架10，腳架的設置有利于多旋翼航拍飛行器的安全著陸，而其可折疊式的設計則便于多旋翼航拍飛行器的收納存放。

優選的，機架1由碳纖維制成，碳纖維具體重量輕、強度高和剛度大的優點，由其制成的機架1具有質輕耐用的特點，從而可延長多旋翼航拍飛行器的使用壽命。

優選的，電機5為無刷電機，具有低干擾、低噪音和壽命長的優點，其與效率高、穩定性好的無刷電子調速器6配合使用，可以增強自身的使用性能，使多旋翼航拍飛行器飛行姿態的調控更為靈活。

優選的，云臺8為三軸云臺，三軸云臺是由三個轉動自由度、動基座組成的復雜系統，通過一定的控制技術來控制軸的運轉，從而可實現穩定云臺視軸的作用，進而提高攝像機拍攝的質量；而在本發明中，使用基于自適應卡爾曼濾波的模糊PID控制環路算法來控制每個軸的運轉狀態。在該算法中，充分利用了模糊PID和自適應卡爾曼濾波的優點，用模糊控制器來整定PID的參數，用卡爾曼濾波來濾除環境中的控制干擾噪聲和測量噪聲，其與用經典PID控制算法和模糊PID控制算法控制三軸云臺相比，具有響應速度快、精度高且可很好的抑制干擾噪聲的優點，從而可進一步提高三軸云臺的穩定性和靈活性，進而有效提高攝像機的拍攝質量。

優選的，第一減震組件3和第二減震組件11均由硅膠減震球構成，硅膠減震球減震效果良好且價格低廉，可以有效避免拍攝時由于機體抖動而出現的果凍效應，從而可提高拍攝質量。

在使用本發明的多旋翼航拍飛行器時，按以下步驟進行操作：

(1)打開折疊腳架10，將多旋翼航拍飛行器放置于空地上；

(2)通過遙控器控制多旋翼航拍飛行器的飛行；

(3)通過監視器預覽攝像機拍攝的畫面，并根據畫面質量進一步調整多旋翼航拍飛行器的飛行姿態；

(4)完成拍攝后，通過遙控器使多旋翼航拍飛行器的降落后，取出攝像機并調出機身存儲卡所保存的拍攝畫面，即可。

綜上所述，本發明的多旋翼航拍飛行器具有飛行平穩性高、拍攝質量好、可實時監控飛行狀態的優點，具有實用性。

上述說明是針對本發明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發明的專利申請范圍，凡本發明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發明所涵蓋專利范圍。