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[摘 要]智能手机在近几年得到了快速发展，功能也越来越强大。作为一种简便易携带的功能性的移动设备，智能手机的普及为便携式航照四旋翼的发展提供了机遇。四旋翼近年来愈发趋向于简便易携带的方向发展，与手机形成完美的结合，以后操作者不需专门的培训即可完成对四旋翼的操控。作为一种新型的拍照、摄影方式具有广阔的应用前景，深受消费者的喜爱。本文综合分析了智能手机应用于便攜式航照四旋翼的研究现状，并对未来四旋翼的发展趋势做出了预测和展望。
[关键词]智能手机：便携式航照四旋翼：展望
中图分类号：TP389 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）36-0376-01
一.关于智能手机与四旋翼的背景介绍
四旋翼直升机是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构，对称的一对旋翼转向相同，相邻的旋翼转向相反。与传统的直升机不同，绝大部分四旋翼直升机都是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。任选其中一个旋翼的方向可作为飞行器的前端，利用对称分布和相邻旋翼的相反的转动惯量相互平衡而达到整个机体的动态平衡。四旋翼飞行器是一种六自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作）的垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。由于四旋翼具有可以自由悬停、运动性能好、体积小、环境友好（相对不易对周围造成伤害）等优点，逐渐应用到航拍、勘测、农业等各个领域。
智能手机是指具有独立操作系统和运行空间，可以由用户自行安装程序或第三方软件，并可以通过移动通信网络接入手机类型的总称。随着互联网与智能手机的迅速发展，基于智能手机的四旋翼操纵技术已成为一项十分令人关注的研究热点。在这个信息量巨大、数据传输成本较低的时代，最有效的信息传播方式已经从文字转变为图片。图片相较于文字有信息量大、阅读便捷、传播速度快、没有语言隔阂等优势。根据资料显示，去年一年全世界网络上传播了11000亿张图片。人们对于图片的需求促进了拍摄设备的进步与发展，而智能手机无疑是最便捷最迅速的图片获取方式。图片获取渠道容易后，人们对图片质量要求也越来越高。各手机厂商大力发展自家手机摄影性能，高像素、双摄、流光……除了智能手机自身软件设备之外，无人机航拍摄影作为一种具有高清晰、大比例尺、小面积、快捷方便等优点的一种新型有趣的拍摄方式，也受到越来越多人的关注。因此研制出便于携带、操控简单的能与智能手机相结合的无人机航拍摄影设备具有广阔的市场前景。
二.可折叠式便携四旋翼无人机的市场情况分析
在目前消费级无人机市场中，消费级四旋翼无人机产品较为突出的公司有大疆、零度智控，两家公司也陆续推出自家的可折叠四旋翼产品。
大疆“御”Mavic Pro主打便携，外出时可以进行折叠收放放在随身包包中，折叠后整个无人机的尺寸跟一瓶500ml的矿泉水大小接近，重量仅有743g（包含云台保护罩）。作为大疆第一代便携无人机，Mavic Pro身上有很多惊艳之处，但由于体积和重量的限制，在性能上也有一些欠缺。比如无人机飞行中对抗风性下降，云台与摄像头在恶劣环境或意外碰撞中较容易损坏。续航方面虽然达到了27分钟，但还是无法利用随身设备充电。总结来说就是在画质、防抖、极速、抗风性、续航等和体积重量直接相关的项目上稍有欠缺。零度主打自拍的可折叠无人机——Dobby，只有巴掌大小相当便携。Dobby 无人机重量仅为 199g，收起尺寸 135×65×34mm，可以像手机一样轻松放进兜里，是一款真正意义上的“口袋机”。Dobby具有三轴防抖技术，可以保证拍摄画面流畅平稳。Dobby的新功能中最强大的当属自动跟随使用摄像头视觉识别拍摄对象，并自主跟随飞行。即便拍摄对象被短暂遮挡，Dobby也能继续追踪。
综合来看，在当前的个人消费级市场中，便携可折叠航拍器具有体积小、自重轻适合日常等优点，但也由于体积重量的限制，稳固性、抗风性、续航等方面较差。便携性使功能性损失较大。
三、可折叠式便携四旋翼无人机的技术分析
1、可折叠技术
大疆的“御”在折叠设计上采取的是三维折叠方式，将机臂折叠转轴往内旋置于机身侧面，后翼下置以及后支臂向下翻转展开，无需拆桨。而且“御”的转轴是半自动的，当掰开一定角度后它会自动弹开到展开位置，锁定方式并不是靠机构完全锁死而是会有一个弹力压制。力求“最小化折叠后体积的同时，最简化机构和折叠步骤”。零度的Dobby的折叠方式也类似于此。参照这两款产品的折叠方式，我们设想用一种滑道抽拉式的机臂折叠方式。
2、与智能手机相结合
早前的无人机没有彻底进入大众消费市场的主要原因一是体积较大二是操控复杂。前文介绍的两款可折叠四旋翼无人机都使用手机APP进行控制，与传统的遥控器操作相比，极大地降低了无人机的使用门槛。在手机操作的基础上，无人机厂商开发了一系列智能化的飞行和拍摄功能，比如自动追踪拍摄、自动环绕拍摄、人脸识别等功能。Mavic Pro还具有手势识别，自动避障等功能；DOBBY口袋无人机还具备语音控制，一键拍摄小视频等功能。这些功能都极大的简化了无人机的操控难度，使无人机的拍照体验无限向手机靠拢，由此四旋翼无人机才能真正的日常化消费化。
现在的智能手机一般有 WiFi、蓝牙、移动网络三种通信方式，而 WiFi 无疑是最合适做控制的短距离通信协议。我们设想通过嵌入式 Android 手机平台远程控制四旋翼飞行器，通过 WIFI 将视频和图片实时回传给手机。为保证整个平台的稳定，每个重要功能由单独的处理器处理。飞控主要解算姿态传感器数据以获得当前飞行器的姿态信息并调整电机转速，保持飞行器的平稳和飞行方向控制。[1]
四.可折叠航拍四旋翼的未来发展趋势
以现在的科技发展趋势来看，手动操控的无人机也许终将成为历史。未来的自拍无人机能够完全自主飞行，甚至能自主在空中寻找最适合的拍照、录像角度帮你拍摄，同时自动将美化后的照片传输到你的手机或其他智能穿戴设备，这才是自拍无人机的未来。
目前的技术瓶颈一是续航。目前市场上的无人机大多为电力驱动，而电池技术极大的制约了无人机的使用体验。如今大多自拍无人机的续航时间都在10分钟上下，如果想要更长久的续航时间，无人机就要搭载更大的电池，这样无人机的重量和体积都会大幅度增大，而体积和重量是消费级无人机的命门。短期内能够有所突破的关键技术仍是快充，长期来看新型的电池技术和无线充电技术才是解决自拍无人机续航的终极办法。技术瓶颈二是信号传输。目前，自拍无人机大多使用WiFi进行控制，受限于WiFi的传输距离，自拍无人机的控制距离大多在50～100米之内。要想拥有更好的航拍体验，这个距离仍有提升的空间。
参考文献
[1]桂玲，李路，周黄晴，张为民，黄明飞，王双双.基于WIFI的四旋翼微型勘测飞行器手机控制端设计[J].科技视界，2016（10）：32-34.
[2]刘夏，刘畅，李楠，徐向东.智能手机应用于便携式检测技术的研究进展.分析实验室，2017（1）：36-1.
[3]黄敦华，朱青松.基于微小型四旋翼飞行器的目标检测与识别综述.机电产品开崖与剀新，2011（6）：24-6.
作者简介
肖海建，1995，男，汉，籍贯：江苏，学生，学历：本科。
项目名称：便携可折叠式航照四旋翼设计与研制。
项目编号：IECAUC2017010 标注：大创计划资助。
[关键词]智能手机：便携式航照四旋翼：展望
中图分类号：TP389 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）36-0376-01
一.关于智能手机与四旋翼的背景介绍
四旋翼直升机是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构，对称的一对旋翼转向相同，相邻的旋翼转向相反。与传统的直升机不同，绝大部分四旋翼直升机都是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。任选其中一个旋翼的方向可作为飞行器的前端，利用对称分布和相邻旋翼的相反的转动惯量相互平衡而达到整个机体的动态平衡。四旋翼飞行器是一种六自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作）的垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。由于四旋翼具有可以自由悬停、运动性能好、体积小、环境友好（相对不易对周围造成伤害）等优点，逐渐应用到航拍、勘测、农业等各个领域。
智能手机是指具有独立操作系统和运行空间，可以由用户自行安装程序或第三方软件，并可以通过移动通信网络接入手机类型的总称。随着互联网与智能手机的迅速发展，基于智能手机的四旋翼操纵技术已成为一项十分令人关注的研究热点。在这个信息量巨大、数据传输成本较低的时代，最有效的信息传播方式已经从文字转变为图片。图片相较于文字有信息量大、阅读便捷、传播速度快、没有语言隔阂等优势。根据资料显示，去年一年全世界网络上传播了11000亿张图片。人们对于图片的需求促进了拍摄设备的进步与发展，而智能手机无疑是最便捷最迅速的图片获取方式。图片获取渠道容易后，人们对图片质量要求也越来越高。各手机厂商大力发展自家手机摄影性能，高像素、双摄、流光……除了智能手机自身软件设备之外，无人机航拍摄影作为一种具有高清晰、大比例尺、小面积、快捷方便等优点的一种新型有趣的拍摄方式，也受到越来越多人的关注。因此研制出便于携带、操控简单的能与智能手机相结合的无人机航拍摄影设备具有广阔的市场前景。
二.可折叠式便携四旋翼无人机的市场情况分析
在目前消费级无人机市场中，消费级四旋翼无人机产品较为突出的公司有大疆、零度智控，两家公司也陆续推出自家的可折叠四旋翼产品。
大疆“御”Mavic Pro主打便携，外出时可以进行折叠收放放在随身包包中，折叠后整个无人机的尺寸跟一瓶500ml的矿泉水大小接近，重量仅有743g（包含云台保护罩）。作为大疆第一代便携无人机，Mavic Pro身上有很多惊艳之处，但由于体积和重量的限制，在性能上也有一些欠缺。比如无人机飞行中对抗风性下降，云台与摄像头在恶劣环境或意外碰撞中较容易损坏。续航方面虽然达到了27分钟，但还是无法利用随身设备充电。总结来说就是在画质、防抖、极速、抗风性、续航等和体积重量直接相关的项目上稍有欠缺。零度主打自拍的可折叠无人机——Dobby，只有巴掌大小相当便携。Dobby 无人机重量仅为 199g，收起尺寸 135×65×34mm，可以像手机一样轻松放进兜里，是一款真正意义上的“口袋机”。Dobby具有三轴防抖技术，可以保证拍摄画面流畅平稳。Dobby的新功能中最强大的当属自动跟随使用摄像头视觉识别拍摄对象，并自主跟随飞行。即便拍摄对象被短暂遮挡，Dobby也能继续追踪。
综合来看，在当前的个人消费级市场中，便携可折叠航拍器具有体积小、自重轻适合日常等优点，但也由于体积重量的限制，稳固性、抗风性、续航等方面较差。便携性使功能性损失较大。
三、可折叠式便携四旋翼无人机的技术分析
1、可折叠技术
大疆的“御”在折叠设计上采取的是三维折叠方式，将机臂折叠转轴往内旋置于机身侧面，后翼下置以及后支臂向下翻转展开，无需拆桨。而且“御”的转轴是半自动的，当掰开一定角度后它会自动弹开到展开位置，锁定方式并不是靠机构完全锁死而是会有一个弹力压制。力求“最小化折叠后体积的同时，最简化机构和折叠步骤”。零度的Dobby的折叠方式也类似于此。参照这两款产品的折叠方式，我们设想用一种滑道抽拉式的机臂折叠方式。
2、与智能手机相结合
早前的无人机没有彻底进入大众消费市场的主要原因一是体积较大二是操控复杂。前文介绍的两款可折叠四旋翼无人机都使用手机APP进行控制，与传统的遥控器操作相比，极大地降低了无人机的使用门槛。在手机操作的基础上，无人机厂商开发了一系列智能化的飞行和拍摄功能，比如自动追踪拍摄、自动环绕拍摄、人脸识别等功能。Mavic Pro还具有手势识别，自动避障等功能；DOBBY口袋无人机还具备语音控制，一键拍摄小视频等功能。这些功能都极大的简化了无人机的操控难度，使无人机的拍照体验无限向手机靠拢，由此四旋翼无人机才能真正的日常化消费化。
现在的智能手机一般有 WiFi、蓝牙、移动网络三种通信方式，而 WiFi 无疑是最合适做控制的短距离通信协议。我们设想通过嵌入式 Android 手机平台远程控制四旋翼飞行器，通过 WIFI 将视频和图片实时回传给手机。为保证整个平台的稳定，每个重要功能由单独的处理器处理。飞控主要解算姿态传感器数据以获得当前飞行器的姿态信息并调整电机转速，保持飞行器的平稳和飞行方向控制。[1]
四.可折叠航拍四旋翼的未来发展趋势
以现在的科技发展趋势来看，手动操控的无人机也许终将成为历史。未来的自拍无人机能够完全自主飞行，甚至能自主在空中寻找最适合的拍照、录像角度帮你拍摄，同时自动将美化后的照片传输到你的手机或其他智能穿戴设备，这才是自拍无人机的未来。
目前的技术瓶颈一是续航。目前市场上的无人机大多为电力驱动，而电池技术极大的制约了无人机的使用体验。如今大多自拍无人机的续航时间都在10分钟上下，如果想要更长久的续航时间，无人机就要搭载更大的电池，这样无人机的重量和体积都会大幅度增大，而体积和重量是消费级无人机的命门。短期内能够有所突破的关键技术仍是快充，长期来看新型的电池技术和无线充电技术才是解决自拍无人机续航的终极办法。技术瓶颈二是信号传输。目前，自拍无人机大多使用WiFi进行控制，受限于WiFi的传输距离，自拍无人机的控制距离大多在50～100米之内。要想拥有更好的航拍体验，这个距离仍有提升的空间。
参考文献
[1]桂玲，李路，周黄晴，张为民，黄明飞，王双双.基于WIFI的四旋翼微型勘测飞行器手机控制端设计[J].科技视界，2016（10）：32-34.
[2]刘夏，刘畅，李楠，徐向东.智能手机应用于便携式检测技术的研究进展.分析实验室，2017（1）：36-1.
[3]黄敦华，朱青松.基于微小型四旋翼飞行器的目标检测与识别综述.机电产品开崖与剀新，2011（6）：24-6.
作者简介
肖海建，1995，男，汉，籍贯：江苏，学生，学历：本科。
项目名称：便携可折叠式航照四旋翼设计与研制。
项目编号：IECAUC2017010 标注：大创计划资助。