無人機(jī)航拍實(shí)訓(xùn)教學(xué)基礎(chǔ)飛行練習(xí)手法研究

卜清柔

（廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510410）

0 引言

隨著國內(nèi)消費(fèi)級無人機(jī)市場的興起，越來越多的消費(fèi)者關(guān)注并涉足無人機(jī)領(lǐng)域。無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用主要分為航拍、植保、巡檢、安防及測繪五大版塊，無人機(jī)航拍作為無人機(jī)行業(yè)中最基礎(chǔ)的應(yīng)用，是每位無人機(jī)初學(xué)者入門必學(xué)的技能。同時，飛行練習(xí)是所有無人機(jī)應(yīng)用中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，而隨著無人機(jī)應(yīng)用專業(yè)技能與實(shí)際工作場景結(jié)合的深化，對操作者的無人機(jī)飛行技巧的要求也越來越高。如何進(jìn)行必要的飛行實(shí)訓(xùn)手法練習(xí)，對無人機(jī)航拍初學(xué)者而言具有重要的意義。

1 國內(nèi)無人機(jī)航拍培訓(xùn)市場現(xiàn)狀

國內(nèi)主流的無人機(jī)制造商中，有超過43%的廠商從事專業(yè)航拍無人機(jī)的生產(chǎn)，據(jù)中國航空運(yùn)輸協(xié)會通航分會2019年中國航拍無人機(jī)市場品牌競爭格局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，份額占有比例為大疆52%，零度智控24%及其他品牌24%。實(shí)際上，市場上開設(shè)無人機(jī)培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)并不多，而開設(shè)有無人機(jī)航拍培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)更少。教育部職業(yè)技術(shù)教育中心研究所教職所〔2020〕257號文《關(guān)于受權(quán)發(fā)布參與1+X證書制度試點(diǎn)的第四批職業(yè)教育培訓(xùn)評價組織及職業(yè)技能等級證書名單的通知》[1]顯示，全國共有8間企業(yè)獲批無人機(jī)職業(yè)教育培訓(xùn)評價組織及無人機(jī)職業(yè)技能等級證書（見表1）。此外，面向社會的主流無人機(jī)培訓(xùn)還有由中國民航局頒發(fā)的民航局無人機(jī)駕駛員執(zhí)照培訓(xùn)，由廣州極飛科技有限公司旗下極飛學(xué)院開展的無人機(jī)植保、測繪培訓(xùn)等[2]。

表1 參與1+X證書制度試點(diǎn)的第四批職業(yè)教育培訓(xùn)評組織及職業(yè)技能等級證書名單（無人機(jī)部分）

據(jù)深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司旗下的慧飛無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)中心公開數(shù)據(jù)[3]顯示，無人機(jī)航拍培訓(xùn)從2016年開展至2020年底已有超過2.5萬名學(xué)員參加，全國參訓(xùn)人數(shù)仍呈現(xiàn)逐年增長的趨勢?？梢哉f，慧飛無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)中心是全國目前規(guī)模最大的無人機(jī)航拍培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。

2 無人機(jī)航拍實(shí)訓(xùn)飛行練習(xí)階段劃分

無人機(jī)航拍實(shí)訓(xùn)飛行練習(xí)手法應(yīng)遵循從易到難、逐步進(jìn)階的原則加強(qiáng)練習(xí)強(qiáng)度與難度。初學(xué)者可先使用組裝機(jī)進(jìn)行第一階段練習(xí)，隨后可使用能開啟GPS導(dǎo)航的自動擋模式下進(jìn)行第二階段練習(xí)，之后再使用關(guān)閉GPS導(dǎo)航的手動擋模式進(jìn)行第三階段練習(xí)，最后再使用開啟GPS導(dǎo)航的自動擋模式及同步使用拍攝與錄像功能進(jìn)行第四階段練習(xí)，同時需做好在GPS信號弱的情況下飛行器被動切換成手動擋模式下馬上無縫進(jìn)行拍攝與錄像的第五階段應(yīng)急練習(xí)[4]。

飛行練習(xí)一定要以安全為第一要素，初學(xué)者必須在教員的陪同與指導(dǎo)下試飛，而且需設(shè)置一定的安全距離范圍，小微機(jī)型一般可在飛行區(qū)域各邊界再加2米以上距離作防護(hù)，也為了避免在多組練習(xí)時飛行器之間信號相互干擾，甚至在必要時應(yīng)加設(shè)防護(hù)網(wǎng)等安全用具，范圍略圖可參考圖1。

圖1 飛行實(shí)訓(xùn)安全距離參考圖示

3 無人機(jī)航拍實(shí)訓(xùn)飛行練習(xí)手法研究

以下就常用的無人機(jī)航拍實(shí)訓(xùn)飛行練習(xí)手法從“點(diǎn)、線、面”的角度進(jìn)行梳理及闡述，以及建議初學(xué)者盡量按照下述順序進(jìn)行練習(xí)，如圖2-5所示。

圖2 四面懸停法圖示

3.1 四面懸停法

（1）飛行器尾部面向操作手起飛，從起飛點(diǎn)處以對地面相對高度1米直線水平飛行5米后懸停，調(diào)整機(jī)頭方向面向操作員。

圖3 十字飛行法圖示

圖4 矩陣飛行法圖示

圖5 圓形飛行法圖示

（2）以飛行器機(jī)頭面向操作員為正面，以順時針方向?qū)嵤?點(diǎn)、9點(diǎn)、12點(diǎn)及3點(diǎn)四面方向懸停，每面停頓時間3秒以上，后調(diào)整機(jī)頭回6點(diǎn)方向。

（3）飛行過程中飛行器速度保持均勻、無偏離，飛行器姿態(tài)正確。

（4）完成動作后原地在中心點(diǎn)處降落，保持機(jī)頭面向操作員不變。

（5）需要注意的是，自動擋下的懸停，因飛行器會根據(jù)GPS定位自動修正，所以能在空中保持同一位置不變；但如為手動擋下的懸停，在無GPS定位的情況下，受風(fēng)向等因素影響，會在空中漂移，需要操作者根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時情況不斷控桿修正位置偏離。

3.2 十字飛行法

（1）在完成前述動作后原地起飛，對地面相對高度保持1米。

（2）以飛行器機(jī)頭面向操作員為正面，從中心點(diǎn)沿6點(diǎn)方向飛出3米后懸停，機(jī)頭方向不變后退至中心點(diǎn)，再調(diào)整機(jī)頭方向至9點(diǎn)方向飛出3米后懸停，機(jī)頭方向不變后退至中心點(diǎn)。以此類推，沿軌跡方向進(jìn)行十字航線飛行。

（3）飛行過程中飛行器速度保持均勻、無偏離，飛行器姿態(tài)正確。

（4）完成動作后調(diào)整機(jī)頭回6點(diǎn)方向，并直線飛行回起點(diǎn)處降落。

3.3 矩陣飛行法

（1）在完成前述動作后以對地面相對高度1米直線水平在起點(diǎn)處起飛。

（2）以飛行器機(jī)頭面向操作員為正面，起飛后調(diào)整機(jī)頭至9點(diǎn)方向并向左直線平移飛行5米，在轉(zhuǎn)角處快速調(diào)整機(jī)頭為12點(diǎn)方向并向前直線飛行3米。以此類推，在每個轉(zhuǎn)角處調(diào)整機(jī)頭沿矩陣航線前進(jìn)軌跡飛行，需控制轉(zhuǎn)向停頓時間3秒以內(nèi)。

（3）飛行過程中飛行器速度保持均勻直線平移、無偏離，飛行器姿態(tài)正確。

（4）完成動作后在起點(diǎn)處降落，保持機(jī)頭面向操作員不變。

3.4 圓形飛行法

（1）從起點(diǎn)處起飛后以對地面相對高度1米直線水平飛行5米至中心點(diǎn)后懸停，調(diào)整飛行器機(jī)尾方向面對操作員。

（2）以機(jī)尾面向操作員直線后退3米，并以3米為半徑，以順時針方向?qū)嵤﹫A形飛行航線，機(jī)頭沿圓形軌跡方向飛行。

（3）飛行過程中飛行器速度保持均勻、無偏離，飛行器姿態(tài)正確。

（4）完成動作后回到起點(diǎn)處，調(diào)整機(jī)頭面向操作員降落。

（5）尤其需要注意，圓形飛行法在行業(yè)中俗稱“刷鍋”，部分智能程度高的航拍無人機(jī)如精靈4內(nèi)置有“興趣點(diǎn)環(huán)繞”功能，即可在GPS導(dǎo)航下設(shè)置好半徑后用自動擋一鍵實(shí)現(xiàn)圓形飛行功能；如使用手動擋進(jìn)行圓形飛行，或雙圓聯(lián)合形成“8”字飛行，均屬于難度級別高的動作，對操作者的飛行技巧要求及應(yīng)變能力較高，應(yīng)在有較好的飛行基礎(chǔ)下再作嘗試[5]。

3.5 飛行手法組合練習(xí)

以上飛行手法中提到的飛行距離或半徑可根據(jù)實(shí)際場地進(jìn)行修改，同時可通過限制每個動作完成的時間與精確度提高練習(xí)的強(qiáng)度與難度。在完成前述練習(xí)后，結(jié)合四種練習(xí)方法中用到的前進(jìn)、后退、向左平移、向右平移、上升、下降及旋轉(zhuǎn)共六種基本操作方向，進(jìn)行兩兩自由組合，產(chǎn)生如前進(jìn)上升、平移上升、螺旋下降等多種新飛行組合，再進(jìn)行進(jìn)階練習(xí)。

4 結(jié)語

無人機(jī)基礎(chǔ)飛行實(shí)訓(xùn)具有入門容易、進(jìn)階較難的特點(diǎn)，初學(xué)者在一開始的新鮮感喪失后容易感到枯燥無味，需要較大的耐性及較長時間的苦練，并在熟練后需要保持不間斷的練習(xí)保持操控手感。初學(xué)者要以安全為第一原則，在充分熟悉使用機(jī)型功能與特性的前提下，并在專業(yè)教員的陪同與指導(dǎo)下進(jìn)行練習(xí)。