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从设计到发布,“御” Mavic 2 经历了哪些自我革命?

导语: “我们已经从如此多的角度观察这个世界,但总有更多的视角等着我们去发现。”曾经,“御” Mavic Pro 带着这个初心定义了便携式可折叠无人机这个产品品类

 “我们已经从如此多的角度观察这个世界,但总有更多的视角等着我们去发现。”

曾经,“御” Mavic Pro 带着这个初心定义了便携式可折叠无人机这个产品品类,大受好评。而时隔两年, “御” Mavic 2 又经历了哪些自我革命呢?

◆ 影像系统全面升级

无人机的影像系统由云台和相机两部分构成,拍摄效果是航拍爱好者最为关心的部分,也成了这次“御” 2 升级的重点方向。

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更稳定的云台

“御” 2 全新的云台结构令相机云台在偏航方向上机械结构的限位超过了 90 度,而 “御” Pro 只有大约 30 度。这个改进不仅使得拍摄更为灵活,还从根本上提升了 DJI 飞行眼镜的体感操纵体验。

为了追求尽可能大的偏航方向视角,“御” 2 云台的两侧并没有遮蔽结构,螺旋桨的下洗气流和机身流场叠加产生的复杂扰流会将相机云台包裹其中。在常见工况下云台电机完全可以应对这些外界干扰,但是当飞机做出某些极端机动时,扰流振荡会和云台振荡发生强耦合,诱发云台振动,进而在航拍画面中留下水波纹。这种临界状况并未被忽略,通过大量的实验和测试,大疆工程师们理清了这种工况下的流场结构和振荡机理,进而有针对性的改进了云台局部的气动布局和云台电机控制参数。

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英寸传感器和哈苏色彩管理

“御” 2 专业版搭载了1 英寸CMOS 传感器,与 “御” Pro的 1/2.3 英寸 CMOS 传感器相比,“御” 2 传感器的感光总面积是其 5.29 倍。同时像素由 1200万 提升至了 2000 万。

更大的 CMOS 传感器是更好成像质量的一个必要条件,但还不充分,图像处理算法和镜头素质在也发挥着关键性的作用。哈苏有深厚的调校经验和图像处理算法积累,对色彩的还原和呈现更是有着独到的理解,而色彩可以说是航拍风光摄影的的灵魂所在。

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变焦拓展空间深度

“更大”在空间上有三个维度,“御” 2 专业版更大的 COMS 传感器是空间平面上的两维,“御” 2 变焦版的光学变焦镜头则是空间深度上的第三维,有了 2 倍光学变焦和全高清视频下的 4 倍无损变焦,用户可以通过一个简单的变焦动作迅速“靠近”想拍的景物。

光学变焦放大的不仅是景物,同时也会放大云台的抖动,此外变焦过程还会改变镜头的畸变校正矩阵,因此“御” 2 变焦版的云台设计难度实际上比“御” 2 专业版本更大。

变焦功能几乎改变了无人机在三维空间中所处的位置,极大拓展了在空间距离上的自由度。可以传达出丰富的镜头语言,让用户更容易实现自己的想象力和创造力。

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突破三维空间,大范围移动延时

在三维空间之外,第四个维度是时间。

在这个维度上,“御” 2 把大范围航拍与延时摄影融合,让你看到更大的时间范围,官方称之为“移动延时

◆ 性能的全面提升

“御” 2 的续航时间长达 31 分钟,续航时间涉及到飞行器的气动外形、结构设计、动力系统等多个方面,可以在一定程度上反映飞行平台的整体性能。

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圆润的机身和机臂

工业设计和结构设计从来都不是相互孤立的。大疆工程师发现当飞行器起飞时,气动阻力的相当一部分来源于它“硬朗”的机臂。

在继承“御” Pro 机臂设计的基础上,把计算流体力学和遗传算法相结合,对机臂的截面形状进行气动优化,经过数百代样本的遗传迭代和结构强度校核,得到了若干个较为理想的机臂截面方案。通过风洞实验分析机臂和机身的三维流场分布,有针对性的选择最合适的二维截面形状,最终得到机臂的三维优化结果。

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优雅的静音桨

气动设计的另一个核心任务是为“御” 2 打造螺旋桨(点击蓝色字体了解更多)。线速度很高的桨叶尖端拉出了一连串高速自旋的空气涡流,随着涡流的扩散和破裂产生噪音,因此减小噪声就是要降低噪声能量,也就是抑制桨尖涡流的产生,桨叶优美曲线就是为此而生的。

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下视补光灯

基于摄像头机器视觉的下视定位系统在弱光环境下无法很好地工作,导致飞机在降落时产生漂移。“御” 2 采用了补光灯的设计后,在试飞中发现它还能用来进行一些有趣的光绘涂鸦和贴纸投影,这些附带的玩法大家可以尽情去开发。

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更大容量的电池

“御” 2 的电池也尝试了新的设计,将经典的 4 点启动灯改为了环形灯。电池的内在的电压和能量也有了实质的提升,从 3 芯锂电变成了 4 芯锂电,这也是“御” 2 拥有 31 分钟续航能力的一个重要原因。毕竟“御” 2 电池的电压高达 15.4V,配上电池-充电宝转换器就是一个超大容量充电宝。

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OcuSync 2.0,更远更清晰

“御” 2 搭载的 OcuSync 2.0 将图传能力大幅提升至了最远 8km 的 1080p 高清视频传输,相比“御” Pro 传输码率的提升超过 2 倍。

其中有几个技术关键点:一是双频自适应技术,5.8GHz 频段相对而言拥堵程度较低,信道环境更好,2.4/5.8GHz 双频段相当于额外开通了一条高速公路;二是干扰感知和频点切换技术,与上一代相比干扰感知能力增强 25%,遥控器端和飞行器端都可以智能感知信道干扰情况,在小于一帧图像的时间间隔内迅速完成频点切换,自动躲避信道拥堵;三是双频天线-编码协议-通信算法-App 软件的耦合设计和优化,此外,下载原片的速度通常可以稳定在 5MB/s 左右,与上一代相比速度提升超过 25%。

此外,无人机的实际使用会遇到各种气流环境,在研发的过程中还会模拟各种状况,例如,流固耦合诱导振动。

为了确保“御” 2 在大风速、高机动等极端工况下也能保证飞行平台的稳定,大疆专门建立了一个完备的风洞实验室,并配备了先进的气流监测系统

在飞行中,电机和螺旋桨是一个机械振动源,螺旋桨的下洗气流是一个振荡的流场,机动飞行的气流是一个非恒定流场,各种机动动作还会对 X 型折叠机臂产生额外的扭转和折弯力矩。当它们全部叠加到一起时,就会带来流体-固体耦合的相互影响。

工程师们利用高速动态摄影设备捕捉到了机臂从流固耦合诱导起振到振幅放大的全过程,并通过粒子图像测速仪对该动态过程的流场进行了测量与重建,对机臂的材料、机臂的结构、螺旋桨叶的结构均进行了优化,改变了机体的振动传递特性,最终得到了在我们所知的各种飞行状态下都稳定可靠的飞行平台。

每一次的重新定义都离不开对问题抽丝剥茧般地专研,“御” 2 的诞生也如同破茧而出,它对“御” Pro 的继承,是为了更好的重生。

整理
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