一說(shuō)到無(wú)人機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)UAV）大多數(shù)人會(huì)立即想到軍用飛機(jī)，但UAV不只服務(wù)于軍事用途。德國(guó)UAV制造商Coptersale.de公司就提供商用UAV，UAV上還搭載FLIR公司的Tau機(jī)芯。
來(lái)自Coptersale.de.公司的Johannes Thor表示，Tau機(jī)芯小巧，輕質(zhì)，能耗極低，是UAV的一個(gè)完美組件。“從形狀、重量、能耗和成像性能角度來(lái)考慮，市場(chǎng)中的確不存在能夠跟Tau相媲美的其他機(jī)芯。”
Coptersale.de公司有兩個(gè)主要成員：Johannes Thor和Peter Plischka。“Peter負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)直升機(jī)框架，他是真正的直升機(jī)狂熱者，不斷創(chuàng)造出新設(shè)計(jì)。”
Johannes Thor專(zhuān)業(yè)出身不是直升機(jī)建造行業(yè)。“最開(kāi)始，我是一名音響、視頻工程師，為德國(guó)廣播電臺(tái)WDR——Rockpalast的注冊(cè)交響樂(lè)團(tuán)——做過(guò)一些紀(jì)錄片，還做過(guò)一些公司視頻。”
對(duì)直升機(jī)墜毀極為不滿(mǎn)
Thor繼續(xù)說(shuō)道：“我在制作公司視頻的過(guò)程中需要用到航攝照片，后來(lái)發(fā)現(xiàn)最好是使用六旋翼UAV，所以我就找到了這些直升機(jī)。一開(kāi)始我在一家成立已久的公司預(yù)定了一架直升機(jī)，但第三次飛行時(shí)，它就墜毀了，我對(duì)此非常不滿(mǎn)。所以我開(kāi)始撥弄這些直升機(jī)，給它們?cè)O(shè)置一些自制程序。”
“開(kāi)始進(jìn)行直升機(jī)制造不久便與Peter Plischka取得了聯(lián)系。我們決定開(kāi)始生產(chǎn)并銷(xiāo)售能夠進(jìn)行空中攝像的直升機(jī)，并努力使它們比現(xiàn)有直升機(jī)使用起來(lái)更簡(jiǎn)單、更方便、且價(jià)格實(shí)惠。”
“有所作用而已”
Thor的公司取得了成功，訂單量源源不斷，比較穩(wěn)定。面對(duì)這樣的成功，Thor對(duì)其中的原因了然于心，他說(shuō)：“人們要的就是能起作用的東西罷了。”
Coptersale.de公司的直升機(jī)的電子產(chǎn)品來(lái)自HiSystems GmbH公司。“我們不打算重新發(fā)明方向盤(pán)，而是堅(jiān)持我們所擅長(zhǎng)的方向。所以Peter Plischka繼續(xù)設(shè)計(jì)飛機(jī)框架，我設(shè)計(jì)視頻固定件，然后我們一起組裝并校準(zhǔn)直升機(jī)。”他們直升機(jī)的一個(gè)創(chuàng)新之處在于點(diǎn)擊關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)非常簡(jiǎn)單，該關(guān)閉系統(tǒng)可用來(lái)粘貼并脫離單板電子計(jì)算機(jī)。
要求安裝熱像儀
然而，Thor不久后便意識(shí)到，可視圖像還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“有客戶(hù)開(kāi)始要求直升機(jī)安裝有熱像儀。有一個(gè)大學(xué)提出想用直升機(jī)進(jìn)行絕緣檢查，尤其是用熱像儀進(jìn)行屋頂絕緣檢查，這是我們收到的第一個(gè)要求，第二個(gè)要求來(lái)自愛(ài)爾蘭的搜索和救援協(xié)會(huì)，他們想要在森林中尋找走丟的人。收到這些要求時(shí)，我們便明白了未來(lái)的發(fā)展方向。”
熱像儀在完全漆黑的條件下也能看清
FLIR Tau紅外熱像儀無(wú)需任何光源便可呈現(xiàn)清晰圖像，圖像上的微小細(xì)節(jié)也能看清。但是，它們不僅能應(yīng)用于完全漆黑的狀況，白晝時(shí)間也能提供有價(jià)值的信息。熱對(duì)比很難掩飾，這意味著，熱像儀能夠很清楚地呈現(xiàn)那些想要隱藏或偽裝自己的人群。
與閉路電視攝像機(jī)不同，熱像儀不會(huì)因?yàn)樘?yáng)強(qiáng)光，也不會(huì)因?yàn)闊煛㈧F，尤其是各種天氣狀況而無(wú)法探測(cè)到目標(biāo)。
這些特點(diǎn)使熱像儀非常適用于進(jìn)行安全和監(jiān)視活動(dòng)，適用于穿過(guò)火災(zāi)時(shí)的煙霧尋找丟失人群及諸如挽救生命等其他領(lǐng)域。
FLIR Tau機(jī)芯：整合到UAV內(nèi)部的最佳選擇
客戶(hù)的要求迫使Thor尋找一種小型、輕型且能耗較低的優(yōu)質(zhì)熱像儀，后來(lái)找到了FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯。根據(jù)Thor的解釋?zhuān)x擇Tau紅外熱像儀理所應(yīng)當(dāng)。“Tau是目前市場(chǎng)上最小、最輕的一款熱像儀，且能耗極低，低于1瓦特，而其他直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)消耗350瓦特左右，與此相比，Tau熱像儀的能耗可以忽略不計(jì)。”
Tau熱像儀機(jī)芯：UAV的一個(gè)完美組件列產(chǎn)生的熱圖像清晰可見(jiàn)，分辨率為320×256或640×512像素，可以在兼容復(fù)合視頻的任何監(jiān)視器上呈現(xiàn)。Thor為客戶(hù)提供上述FLIR Tau機(jī)芯的兩種分辨率。本文中所描述的測(cè)試飛行中使用的FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的分辨率為320×256像素。
FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的兩種分辨率都對(duì)細(xì)微溫差高度敏感，這讓它們能夠看見(jiàn)50mK的溫差。FLIR Tau紅外熱像儀的準(zhǔn)確大小為44.5×44.5×30.0毫米，重量為72克，
FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯包含免維護(hù)的非制冷氧化釩（VOx）焦平面陣列（FPA），陣能耗900毫瓦。Thor認(rèn)為這樣的一個(gè)組合使其成為UAV的完美構(gòu)件。“Tau熱像儀重量輕，能耗低，能夠支持長(zhǎng)時(shí)間飛行，若與其他飛機(jī)相比，肯定是唯一的不二之選。”
即插即用
此外，Tau機(jī)芯很容易集成。“用Tau機(jī)芯替換可見(jiàn)光相機(jī)時(shí)，其集成的簡(jiǎn)易程度讓我很吃驚。就像視頻攝像機(jī)使用電源和視頻連接器就可工作一樣，Tau機(jī)芯也即插即用。”
得益于Tau紅外熱像儀機(jī)芯，此架無(wú)人機(jī)用于夜間搜索走失人群十分有效。
為了增強(qiáng)FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的圖像質(zhì)量，熱像儀有內(nèi)置先進(jìn)的數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)（DDE）的視頻處理算法。DDE是一種銳化濾波器，有助于夜間和白晝狀況下明晰圖像棱角和其他細(xì)節(jié)處。在Thor看來(lái)，這種技術(shù)效果很好。“Tau紅外熱像儀可以識(shí)別細(xì)微的溫差，就算是最小的細(xì)節(jié)處，也能在熱圖像上呈現(xiàn)出來(lái)。觀察公園試飛中拍攝的一張熱圖像，從中可以看到任何一片草葉。”
可選最佳鏡頭
Tau熱像儀機(jī)芯有各種鏡頭，可以適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。“如果要將熱像儀集成到UAV中，則需要找到遠(yuǎn)距離和寬闊視場(chǎng)角之間的適當(dāng)平衡點(diǎn)，這樣才能進(jìn)行航拍。但是，如果視場(chǎng)角狹窄，熱像儀上便會(huì)呈現(xiàn)直升機(jī)的振動(dòng)情況，所以要將振動(dòng)納入考慮范圍。于是，我建議對(duì)于320×240的Tau機(jī)芯，客戶(hù)應(yīng)當(dāng)選擇19毫米的鏡頭，如果他們喜歡640×480的Tau紅外熱像儀，我會(huì)建議最好使用13毫米的鏡頭。因?yàn)槲矣X(jué)得鏡頭會(huì)增強(qiáng)Tau紅外熱像儀的性能。”
Coptersale.de公司提供兩種直升機(jī)：六旋翼直升機(jī)（有六葉旋翼）和八旋翼直升機(jī)（有八葉旋翼）。Thor表示，六旋翼直升機(jī)賣(mài)得最好。“六旋翼直升機(jī)與八旋翼直升機(jī)相比不那么穩(wěn)定，但八旋翼直升機(jī)內(nèi)含電動(dòng)機(jī)較多，重量較重，所以飛行時(shí)間相對(duì)短20%。比如，這兩種直升機(jī)帶有同樣的負(fù)荷，即，F(xiàn)LIR Tau紅外熱像儀，那么六旋翼直升機(jī)可飛行15分鐘左右，而八旋翼直升機(jī)只能飛行12分鐘左右。”
容易駕駛
Thor表示，兩種直升機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)都容易駕駛。“其他直升機(jī)要求不斷校正才能使其處于控制當(dāng)中，但我們的直升機(jī)不同，即使沒(méi)有收到指令，也會(huì)自動(dòng)保持平衡。得益于GPS定位系統(tǒng)和高度計(jì)讀數(shù)，我們的直升機(jī)可以自動(dòng)校正風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，從而保持在空中的同一位置。”
為實(shí)現(xiàn)平衡，單板電子計(jì)算機(jī)內(nèi)還安裝有3臺(tái)陀螺儀傳感器和3臺(tái)加速傳感器，每個(gè)傳感器負(fù)責(zé)一根軸線。
無(wú)需控制
“我們的直升機(jī)無(wú)需進(jìn)行人工校正，就可懸浮在空中同一位置。只要控制人員一停止控制，直升機(jī)就會(huì)根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)和內(nèi)置高度計(jì)的讀數(shù)仍然停留在空中，在同一位置懸浮。如果按了回去按鈕，直升機(jī)便會(huì)回到起飛的地方。”
無(wú)憂(yōu)模式
Thor解釋說(shuō)：“直升機(jī)內(nèi)也包含我們所說(shuō)的無(wú)憂(yōu)模式。如果沒(méi)有啟動(dòng)無(wú)憂(yōu)模式，用控制器指向左邊和右邊，也就意味著指向直升機(jī)的左邊和右邊，但直升機(jī)的左邊可能是操作人員的右邊，那么可能對(duì)操作人員造成很大困惑，如果你們懂我的意思。”
搜索范圍
對(duì)于搜索和援救行動(dòng)，直升機(jī)也有一定的搜索范圍。“直升機(jī)使用GPS定位系統(tǒng)，停在之前決定的航點(diǎn)。這一特征使我們的直升機(jī)能夠用來(lái)追蹤走失或受傷人群。”
安裝了FLIR Tau紅外熱像儀后，Coptersale.de公司的直升機(jī)則可面向更多的客戶(hù)。“最近，本地警察也表示對(duì)我們安裝有熱像儀的直升機(jī)興趣濃厚。”
將熱像儀安裝在所期望的任何位置
我們的直升機(jī)還可應(yīng)用于屋頂絕緣檢查和太陽(yáng)能電池板檢查領(lǐng)域中。“要獲得這些領(lǐng)域良好的視角很難，但若配有我們的直升機(jī)，便可將熱像儀安裝在所期望的任何位置，且保持完全靜止?fàn)顟B(tài)，這樣便可獲得完美視角。”
Thor總結(jié)道：“Tau紅外熱像儀的確是我們直升機(jī)機(jī)載設(shè)備的完美組件，它大大提高了直升機(jī)的功能性，但幾乎不會(huì)影響飛行時(shí)間。”
