无人机发展现状及关键技术（浅谈无人机的发展与无人机航拍应用展望）

随着影视界的逐步发展，随着人们对揭开神秘事物的好奇心在逐渐增强，导演们也希望能为观众呈现不一样的作品来满足他们的视觉感受之时，无人机航拍开始逐渐走入他们的视野，并为他们完成一次又一次的完美拍摄。本文基于作者多年来对无人机航拍的实践经验，作出个人对无人机航拍的认识，供广大航拍爱好者启发和借鉴。

【关键词】无人机 航拍 应用

航拍又称空中摄影或航空摄影，是指从空中对地球地貌、城市景观、工程建设等方面进行摄影摄像活动。航拍图能够清晰地表现地理形态，因此除了作为艺术摄影外，也被运用于军事、交通建设、水利工程、生态研究以及电视栏目等方面，其独特的魅力在于一种大气的描述，一种气吞山河的豪情。地面的城市风光、建筑物、机场跑道、整齐的农田……无论是蓝天碧水还是红花绿树，通过航拍影视语言的表现，这一切都犹如一曲曲辉煌、立体的交响乐呈现在您面前。

一、无人机的发展历程

无人机经过几十年的发展历程，从技术角度看已经比较成熟。其成本低，易操纵，具有高度灵活性，能够携带一些重要的设备从空中完成特殊任务，比如空中监测、空中监视、空中转信、空中喊话、紧急救援等。在执行特殊任务时，生存能力强，机动性能好，使用方便，在处理自然灾害、事故灾难以及社会安全事件等方面能发挥出重要作用。

无人机最大的好处，是不必担心人员安全，也不必担心飞行员的体力限制。无人机可以执行各种最为危险的任务，例如在最恶劣的天气下攻击最危险的目标――最坏的结局不过是损失一架可以大量生产的飞机。

（一）军用无人机需求大幅增长

无人机的快速发展和广泛运用是在海湾战争以后。以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上。目前，美国等西方国家军队在伊拉克和阿富汗应用有近千架无人机，其中最大的“全球鹰”无人机翼展超过35米，能够在目标上空逗留40个小时以上，一次起飞后可连续飞行25000公里。美军很多时候都是在用“捕食者”等无人机而不是传统的攻击机来执行前线攻击任务，巴基斯坦方面甚至在境内击落过美军的无人机。

（二）民用无人机发展迅速

事实上，不仅是战争，无人机在诸多事关民生和非传统安全事务的领域，也能发挥载人飞机所不及的作用。如灾情监视、交通巡逻、治安监控和航空摄影、地球物理勘探、海岸缉私等。我国也早在1993年就将无人机应用于大气探测、气象灾害遥感、生态遥感、人工影响天气等课题。空中通信中继是无人机的一个重要用途。当自然灾害（如地震、洪水、泥石流、海啸等）发生时，在一定地域内地面原有的有线、无线通信系统均遭到破坏，此时此地，在最需要通信联络的时候信息传递就成为一个大问题。而无人机则可以作为一个便捷的通信中继机，在指挥中心与现场之间搭建一条无形的信息“桥梁”，快速构成一个应急局域无线通信网以解燃眉之急，为救灾赢得宝贵时间。

（三）未来无人机优势无可比拟

无人机不怕疲劳、不怕危险，在执行枯燥的、长时间的任务时，比如国界线的巡逻、搜索和救援工作等，会有比较明显的优势。一般飞行员的极限飞行时间是8个小时，但是无人机在油量充足的情况下，可连续飞行100多个小时。美国正在研发的太阳能无人机，就能凸显无人机的不惧怕枯燥任务的特性。而且在邻近空间，即介于航空与航天之间，2.5万米到3万米的高空。那里的空气比较稀薄，温度低，如果有人机飞行，会对配备要求的条件比较苛刻，飞机和人员的成本也会随之增加。这时如果使用无人机，就可大大降低成本，避免人员的伤亡。

二、无人机在航拍中的优越性

无人机航拍是一个集单片机技术、航拍传感器技术、GPS导航航拍技术、通讯航拍服务技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技术并依托于硬件的高科技产物，其拍摄影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，特别适合获取带状地区航拍影像（公路、铁路、河流、水库、海岸线等）。且无人驾驶飞机为航拍摄影提供了操作方便，易于转场的遥感平台；起飞降落受场地限制较小，在操场、公路或其他较开阔的地面均可起降，其稳定性、安全性好，转场等非常容易；小型轻便、低噪节能、高效机动、影像清晰、轻型化、小型化、智能化更是无人机航拍的突出特点。

当然，说起航拍，可能大家都想起了直升飞机拍摄，人坐在上面想下面拍摄。其实，所有航拍都是这样，所有的载起摄影设备上天进行高空俯拍的拍摄都可以叫做航拍。直升机的拍摄效果不可否认很不错，但是无人机更适合商业航拍。从无人机的构造上讲，无人机航空摄影是地面遥控飞行师和遥控摄影师运用改良后的产业用遥控飞行平台，搭载照相机、摄像机等影像摄制设备以及无线遥控设备、微波传输设备，进行拍摄的一种新兴航拍手段。所谓无人机不是简单的航空模型，作为一种无人驾驶的飞行器。它内部装有先进的计算机飞控、姿态传感、无线电数据传输、定位自助驾驶、图像传输和摄像机云台遥控伺服系统等装置，是一部装备精良的“飞行电脑”。所以，如若认为无人机是一个遥控的玩具类飞行器，那就大错特错了。

电视是视觉的艺术，影视作品运用具备艺术表现力的画面，带给观众强有力的视觉冲击，强化信息传播的效果。航空摄像作为现代化的摄影手段，能够以人们一般难以达到的高度俯视事物的全貌，以彻底解放的视角，给受众传达一种宏观形象，带来焕然一新的视觉享受。近年来，随着电视、飞行技术的发展，各种方式的航拍在电影、电视纪录片的制作中得到了广泛应用。目前，由于航拍的特殊方式和要求，飞行器的选择对航拍的最终效果有着决定性的作用，这也是航空拍摄与其他摄像方式最大的区别，除直升飞机外，目前运用于航拍的飞行器还有：无人驾驶的遥控飞机、动力伞、飞艇等。根据航空摄像需要的技术要求，直升机的优势主要表现在以下四个方面：

（一）操作性方面

直升机具备其他航空器航拍不能比拟的优势，飞机起降方便，在空中飞行可执行前飞、倒退、悬停、垂直飞行等特殊任务，转弯半径小，拍摄条件受到气流等自然条件的局限较小，根据航拍需要，飞行动作可以重复操作，按外国摄影家的说法是摄影（像）机的超级三脚架。与直升机相比，动力伞和动力滑翔机主要依赖风力和气流的变化影响，存在较大的操作局限性，留空时间短，不适合重复拍摄镜头。飞艇极容易受到气流影响，难以操纵，并且飞行方式轨迹变换缓慢，在短时间内很难根据拍摄要求在空中做出相应的变化。 （二）控制性方面

航拍中，直升机爬升力较强，可以根据拍摄高度进行自由控制，在短时间内完成从低海拔爬升至几百米高空的飞行任务，另外，在没有障碍物的外部环境下，直升机能够进行50米以内的超低空拍摄。动力伞、动力滑翔机、飞艇对上升气流的依赖较大，受风的影响大，不适宜做超低空飞行，短时间内提升飞行高度困难，飞艇更适合拍摄飞行海拔较高，特别是对大范围空旷区域全貌的拍摄。无人驾驶的遥控飞机运用遥感实时无线传输技术，飞行范围要求在操控者目视距离之内，不能进行超视距飞行，它的拍摄范围主要局限在捕捉高于大型摇臂镜头，低于普通飞机航拍的摄像镜头效果。

（三）稳定性方面

在航拍过程中，高空中气流变化以及各种自然条件的限制，造成飞行器在运行过程中不可避免产生震动，对敏感的摄像机镜头来说，不能保持稳定对镜头拍摄是致命性的缺陷。动力伞、动力滑翔机受气流和风力的影响，航拍镜头晃动比较严重，无人驾驶遥控飞机受到速度的限制，极速虽然能够达到约每小时50公里左右，在这种情况下，航拍镜头抖动也会相当厉害。使用直升机航拍，由于减震设备的运用，飞行中的机械震动能够得到最大限度的弱化，在天气状况较好的飞行环境下，通过摄像师的控制，航拍震动对镜头影响很小，直升机航拍稳定性超过其他飞行器，能够实现航拍镜头的流畅和平稳。

（四）安全性方面

与其他航空器相比，直升机航拍的安全性主要表现在三个方面，首先直升机是靠自身的动力系统独立运行的，受到环境气流影响很小，而动力伞完全依靠外部气流等自然因素，动力滑翔机和飞艇虽然也有动力系统，但是在很大程度上还要受到外部环境的制约。其次中型直升机一般为双发动机，如果单一发动机出现故障，还可以单发运行，即使小型单发直升机在遇到紧急情况下，飞行员亦可以利用螺旋桨的反作用力迫降，出现事故机率小，其他飞行器在高空飞行中，一旦动力系统出现问题，很容易出现重大安全事故。第三，直升机具有相对封闭的空间，受自然条件影响小，而其他飞行器都是在开放式或半封闭状态下，容易受突发的自然状况干扰。

三、小型无人直升机的常态化应用

目前，小型无人直升机已经凭借优越的适应性和广泛性，成为当前我国航空摄像的主要拍摄方式。随着航空技术的发展，航拍配套设施也在不断更新，更多优秀摄像师加入到航拍的队伍中，对直升机航拍的关注和研究从各个方面不断完善。特别在个人影像时代，专业的电视机构面临很大挑战，常规拍摄器材和拍摄手段日益普及，门槛降低，其视觉呈现已经不能完全满足观众的审美需求。拍摄装备、技术方面专业性的消解，不利于电视机构参与全媒体环境下的竞争。为此，更多使用非常规视角拍摄，已是电视媒体必然趋势，这其中，小型无人直升机的常态化应用是一种重要手段。

上个世纪90年代，观众已经从国外纪录片和故事片中，看到了小型无人直升飞机完成的航拍镜头。大家熟悉的BBC动物节目中大量空中视角的主观镜头，好莱坞电影《阿甘正传》中羽毛飞舞的空镜，都是使用此类设备拍摄的。新世纪以来，无人直升机航拍逐步在国内开始应用，但规模不大，其设备选型、改进，拍摄系统搭建，专业飞行操作人员和拍摄操作人员都经历了较长的摸索、磨合阶段。

云南广播电视台在全国属于小型无人直升机使用最早的电视台之一。2009年，云南广播电视台都市频道对昆明二环高架全线贯通进行直播报道，为体现高架快速路的全貌，第一次实现了小型无人直升机航拍并实时传输直播信号。2010年，怒江国际野水漂流赛上，笔者亲自完成了对赛事的无人直升机航拍，这是云南卫视第一次使用这样的技术，其用于野水漂流体育赛事，既能将赛事与云南雄奇的山水景观融为一体，又降低了航拍成本，获得一致好评。此后，在云南广播电视台，无人直升机航拍运用逐渐常态化，云南卫视2011年《士兵突击》第1季，2013年第2季，2014年第3季2012年《地球之声》万人长跑，昆明长水机场启用，昭通抗震救灾，2013年第六届汉语桥世界中学生中文比赛，都运用无人机进行了航拍，而日播节目《旅游新时空》一度还将小型无人直升机常态化应用。同时，还在专题类节目、突发新闻现场类节目的拍摄中都收到了良好的效果。它能够在3平方公里的区域内，完成超低空到高空的多种拍摄需求。

小型无人直升机就动力系统而言，小型无人直升机分为油动和电动两种，在云南这样的高原地区，电动动力系统比较实用。因为在高海拔地区，尤其是海拔2000米以上，油动动力系统容易出现问题，而电动的，根据笔者的实际使用，在海拔4500米的高度都没有问题。当然，电动直升机有个缺点，就是飞行时间只有油动的一半，在10分钟左右。

就试航能力而言，小型无人直升机对起飞对场地的要求极低，在2平方米的地方就可以起飞。如果没有这样的起飞条件，也可以由两人把飞机举过头顶起飞，在《士兵突击》第2季我们就用这种方法在山上起飞。气象条件方面，风速不大于每秒6米，能见度不小于100米，小雨小雪都可飞行。

操控层面，小型无人直升机是由飞行控制系统，云台控制系统，微波传输系统组成。两人配合完成飞行和拍摄。飞行范围以操纵者为中心，半径400米，高度从1米到150米可任意升降，可以贴近水面和树森飞行。飞行控制系统，由一人完成，由遥控发射机、接收机、舵机、陀螺仪自主飞行控制器组成。操控手掌握无人直升机飞行原理、无线遥控技术，熟练掌握低空无人机的起飞、航线规划和飞行、降落等操控技能，能够分析各种天气环境下无人机的飞行技术要点，根据航拍任务要求完成低空无人机的操控，掌握无人机搭载设备的安装调试与操控。云台控制系统，由一人完成，由云台遥控发射机、接收机、舵机、电子陀螺仪，地面接站组成。使用摄像机，索尼微单相机，松下微单，佳能5D2、5D3、Bmcc摄像机，相机都可以。拍摄的画面通过微波传输到地面，做画面构图监视使用。由于微波传输画面质量问题，目前还不能很好地运用在直播中。

从人员配置方面考虑，无人机机械师需要熟练掌握无人机的组装工艺、调试、维护维修；掌握发动机结构、拆装与维修；掌握接收机、电调、舵机与翼之间的连接与调试、故障判断与处理等。地勤人员掌握无人机地面站的架设、调试，掌握配合操控手做好航拍掌握无人机自驾仪软件的操作，掌握场地勘测、根据天气、飞行场地环境进行无人机飞行路径的规划等技能。

特别需要指出的，是在小型无人直升机航拍的使用中，航拍导演起到很关键的作用，他要指挥整个航拍团队懂得航空摄影，无人直升机的操作和飞行，在飞行过程中的航线，高度镜头语言及后期如何使用。被拍摄场景需要什么样的航拍视觉，这就要了解拍摄场景的空域条件风速、风向、光线等。

最后一点，是无人机飞行安全问题。在使用过程中需要向有关部门提出申请，在近几年的使用过程中，在云南省出现过无人机失事的情况，主要是由于人为操作不当以及飞机的维护不到位、天气原因所造成的。培养一个无人机操纵者不是一两个月就能完成的，需要六七年的飞行经验才能担当此任务。它既要有过硬的飞行操作技术，也要有很好的心理素质。毕竟这是一个高危的行业，一个电视台投入三四十万，在第一二次的使用当中飞机就出现问题，这对电视台的打击是非常大的。而且在无人机的使用中，切记不能飞到人群上空，这是大忌，一旦出事必将是不可想象的后果。所以说就要求从业者严格执行安全操作规范。一个专业化的无人机拍摄团队不仅需要专业的飞行员，还需要强大的研发维护团队，专业的飞机维护工程师、机械师、调试师等技术人员，同样是一个无人机航拍公司成功的关键。故建议今后电视台成立专门的航拍指导小组，用于无人机拍摄质量的监控和与外围专业的航拍公司对接协调工作。在节目的生产过程当中，经常性的使用此类前沿的拍摄手段提高节目质量，从而达到与国际先进的节目制作接轨。

本文为作者分享，影视工业网鼓励从业者分享原创内容，影视工业网不会对原创文章作任何编辑！如作者有特别标注，请按作者说明转载，如无说明，则转载此文章须经得作者同意，并请附上出处(影视工业网)及本页链接。原文链接

http://107cine.com/stream/61458/

金翼飞翔（北京）航空科技有限公司是专业从事民用无人机产品设计研发、生产和服务的高新科技企业。公司秉承“诚信、创新、求实、发展”的核心价值观，坚持客户至上的服务理念，以为客户提供先进、可靠的科技产品和高质量的服务为己任，为广大客户在航拍应用、各类影像领域（电影电视剧/广告/宣传片/MV/纪录片/高端活动/体育赛事/大型节庆活动）、应急指挥、空中侦察、农业植保、电力巡查、地质勘察等多项无人机应用领域提供高品质的技术服务与保障。

关注微博 @金翼飞翔航空科技

关注微信：jinyifeixiang