消费级航拍无人机技术迭代小史

陈忠欢

当下，无人机的应用领域正日渐扩大。它可以是军队侦察的鹰眼，是救援勘察的先锋；它也可以是摄影师手中的新拍摄工具，翱翔天际，窥探大地奥秘。甚至，它还可以担当提高农业生产效率的重任，成为农民的新“农具”。相信未来，随着技术的迭代，无人机还会被开发出更多用途，突破人们现在的想象。

在本期专题中，我们关注无人机中的民用消费级航拍无人机，这可能只是众多无人机类型中的一个类别，但在近十年，相比原来昂贵的直升机航拍，消费级航拍无人机的出現让航拍变得更加平易近人， 同时它也成为摄影领域的一个器材亮点。

消费级航拍无人机的技术也历经了数次迭代。在本篇中，我们为读者简单梳理消费级航拍无人机的发展史，分享这一摄影新工具的技术进步。

2009～2012：以飞控系统为核心技术的第一代小型多旋翼航拍无人机时期

2009年左右，市场上还没有无人机整机出售，航拍机大多是由航模爱好者自行组装的。方法是组装四轴机架并安装无刷电机和桨，通过无线电遥控器的混控程序设定来控制四个螺旋桨的转动速度，实现手动操控四轴飞行器。

这时航拍无人机也不自带拍摄功能，主要是搭载市面上一些运动相机，比如GoPro等来完成拍摄。航拍器的稳定性能主要靠飞行控制器，在2010～2012年市面上主要飞控产品有开源的APM，大疆的Wookong-M、Naza-M等。可以说，2009年至2012年是以飞控系统为核心技术的第一代小型多旋翼航拍无人机时期。

2012～2014：第二代远距离高画质航拍无人机时期

市场需求是厂商科技创新的最主要动因。组装的无人机搭载运动相机拍摄出来的画面并不是很理想。2012年至2014年，在以飞控系统为核心技术的基础上，无刷云台、高清广角相机和Wi-Fi数字图传这三大核心技术直接驱动消费级航拍无人机进入第二代远距离高画质航拍无人机。无人机厂商自主研发高清相机并集成到云台成为了这一阶段的趋势，“一体化”的第二代无人机设计理念逐步得到广泛认同。

2012年，大疆发布了全球首款三轴无刷电机直驱云台禅思Z15-5N。Z15云台出厂前已根据相机型号、镜头型号完成调试，只需要把相机安装到飞行器上使用即可。用户不用自行调整云台或者改变其机械结构，也不用为相机增加其他外设如滤镜、遮光罩。

2013年10月份，大疆推出Phantom 2 Vision，第一款真正意义上到手即飞的航拍无人机。Phantom 2 Vision是大疆首款搭载自主研发相机的航拍一体机，搭载的相机型号为DJI FC20。这款产品是相机与无人机的一体化的开端，为消费者省去了安装云台相机，设置图传接受信号等步骤，可以直接飞行。随后，无人机厂家推出的一系列产品都走向“飞机+相机一体化”。

2014年，大疆发布Phantom 2 Vision+。云台相机同样采用1/2.3英寸CMOS传感器，1400万像素，但在外形上发生了很大变化，更加小巧精致。同时，内置云台的提升更明显，系统采用了无刷电机代替早前的舵机，增稳效果也提升成了三轴增稳。

2014～2015：第三代全高清航拍无人机时期

2014年，大疆发布了Lightbridge全高清数字图传系统，实现3公里的高清图像（720P）实时传输功能。Lightbridge的发布可以说开启了无人机高清航拍的时代，其最先应用在大疆产品“悟”Inspire 1上。2014至2015年，全高清图传、4K相机和初级视觉悬停辅助系统三大核心技术，加上GPS跟随等辅助功能，消费级航拍无人机进入到第三代全高清航拍无人机时代。

2014年，Parrot发布无人机 AR.Drone。Parrot是法国老牌的高科技公司，AR.Drone是首款具备超声波加光流传感器实现无GPS定位悬停功能的一体机。

2014年11月，大疆发布专业航拍无人机“悟”Inspire 1。“悟”是全球首款配备4K相机，集成Lightbridge高清图传的一体化设计航拍四轴飞行器，同时配备超声波加光流的视觉悬停辅助系统。通俗来说就是全高清图传+4K相机+初级视觉悬停辅助。

2015年大疆发布了精灵Phantom 3系列。精灵Phantom3系列，包括Professional、Advanced、Standard三个版本。外观上基本相像，拍摄的照片视频，可以直接在DJI GO中进行编辑快速分享到微信、微博和QQ等社交平台。不同的是Professional版本支持4K拍摄，其他两个版本画质也达到了1080P。

同年，大疆在北美最大的竞争对手3D Robotics也在同月发布新款四轴飞行器 SOLO。

2016至今：第四代智能视觉无人机时期

随着智能硬件和技术的快速发展，以第三代全高清航拍无人机核心技术为基础，具备环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统等核心技术的消费级航拍无人机进入第四代智能视觉航拍无人机时代。

2016年3月份，大疆发布精灵系列Phantom 4，这台无人机具备环境感知+视觉避障+视觉跟随能力，可以说是一台智能视觉无人机。

2016年，大疆发布“御”Mavic pro，是大疆推出的首个折叠式设计的无人机。而在2017年，大疆发布史上最小无人机“晓”Spark。虽然 Spark 的体积很小，但相机具备1200 万像素、25mm F2.6 广角镜头 、1/2.3 英寸 CMOS 传感器，可拍摄 1080p/30fps 的高清视频、增强型 Wi-Fi 高清图传、两公里720P 视频传输与控制距离等。

概念机型+先进技术

概念机型并不是真实产品，但承载了人们对无人机的各种设想。早在2015年大疆就提出了概念机Phantom X，它“抛出即飞”甚至还可以在空中彩绘，让你脱离手柄挥洒创意。近两年Lily和Nixie两台无人机在这一方面取得一些进展。endprint

Flight Wave航空航天系统公司和英国智能能源（Intelligent Energy）公司之间合作开发了一款新型无人机 Jupiter-H2。这款无人机最大的亮点是使用了氢燃料电池，据称这种电池能大幅度提高无人机的续航能力，充电数分钟内就能让无人机持续飞行两个小时。

同時，特斯拉发布的概念型无人机Tesla Drone，充电20分钟能飞一个小时。并且，这款无人机用双设计螺旋桨作为无人机摄像机稳定器，取代传统采用视频稳定的万向节。

世界首款无线仿生鱼无人机BIKI可以在60米深度潜水航拍。它采用55db超低噪音的橡胶仿生鱼鳍，摆动频率低，可以安全拍摄水下生物。它搭载800万像素、150度超广角防抖摄像头，游速为1.12mph（1.8千米/小时）

有一类无人机叫穿越机，是一种纯粹追求速度的机型。其中，由无人机竞速联赛（DRL）工程团队打造的穿越机DRL RacerX是目前世界上最快的穿越机，其时速可达289公里/时，就连高性能汽车也望尘莫及。

航拍相机的技术更迭历程

航拍相机主要包括两大核心部件，一是飞行平台，二是影像系统。飞行器的安全性、稳定性、可操作性及智能化程度是航拍飞行的基础；相机的画质直接影响航拍的作品，两者缺一不可。

早期的航拍无人机往往携带GoPro运动相机或松下GH4、索尼A7等无反相机进行航拍。无人机厂商和相机厂商各司其职。由于四轴航拍器可携带物品重量有限，体积小、重量轻、大广角、功能全的运动相机GoPro成了飞行器挂载的第三方相机的首选。但是使用第三方相机不便于图像传输，相机参数控制也不方便。从Phantom 2 Vision开始，大疆开始为消费级产品配备航拍相机。

禅思X3

2014年大疆发布专业航拍无人机“悟”Inspire 1的标配相机，支持最高4K/30fps的超高清和1080P/60fps的高清视频录制，以及最高 1200 万像素静态照片拍摄，ISO范围为100～3200。

禅思 X5&X5R

2015年9月大疆发布了两款专业级航拍相机禅思X5 和 X5R。这两款相机可搭载至“悟”Inspire 1，作为禅思X3相机的升级，同时也支持经纬M100和M600。两款相机都采用M4/3传感器，相比之前的1/2.3英寸传感器有很大的升级。

禅思XT

时隔三个月，大疆和美国菲力尔公司（FLIR）联合推出热成像相机禅思XT，可安装在“悟”Inspire 1、经纬 M100和M600上。这款相机主要定位行业应用场景，提供两种规格的分辨率，640 ×512和336 × 256，有6款不同焦距的镜头供选择，提供最多8倍的数字变焦。

禅思Z3

2016年7月，大疆推出首款变焦云台相机禅思Z3，等效焦距22～77毫米，提供3.5倍光学变焦加两倍无损数码变焦。它采用了反作用轮增稳技术，让相机长焦端成像更清晰。

禅思X7

2017年，大疆发布全新的S35相机禅思 X7。它是为电影拍摄推出的一款自带云台的紧凑型S35相机，目前可搭载在“悟”2上使用。它适配4款定焦镜头，焦距覆盖16～50毫米，最大光圈均为F2.8。它还具有14挡超宽动态范围，可拍摄30帧/秒的6K CinemaDNG RAW和 5.2K Apple ProRes 视频。

哈苏中画幅相机A5D

2017年7月份大疆推出高端空中摄影机系统，这是大疆宣布收购哈苏部分股权后，双方联合推出的首个产品。该套装由哈苏中画幅相机A5D+大疆的专业飞行器经纬M600+专业三轴云台“如影”Ronin-MX组成的，可用于绘图与商业摄影。endprint