多轴飞行器是一种配备两个以上旋翼轴的旋翼航空器，由安装在轴末端的发动机，通常是电动机驱动，带动旋翼产生上升动力。与直升机不同，多轴飞行器旋翼的角度固定，通过微调每个发动机的输出功率改变旋翼的转速，用不同旋翼之间的速度差所形成的力矩实现飞行器的前进、俯仰、平移、转向等动作。由于每只旋翼的直径较小，相邻桨叶转向相反，且与飞行器支架刚性连接，活动部件很少。因此，与同为可以悬停的直升机相比，同级别的多轴飞行器本身的固有振动较小。基于这个突出特点，多轴飞行器是天然的航拍平台，辅之以多功能遥控器、航拍云台、摄像设备，多轴飞行器即可摇身一变，升级为遥控多轴航拍系统。遥控多轴航拍系统具备审批简单、成本低廉、体积小巧、操作简便、场地要求低等特点，已经在航拍领域奠定了一定的地位。当然，遥控多轴航拍系统也并非完美无缺，基于现有技术条件，抗风能力弱、飞行范围小、续航时间短、特技动作少、飞行速度慢等缺陷还难以完全克服，在一定程度上制约了该系统应用范围的拓展，难以从根本上取代载人飞行器和传统无人航拍器材的主导地位。
1遥控多轴航拍系统的优势
1.1飞行审批手续简单
目前，我国对民用航空采取的是比较严格的管制措施，《中国人民共和国航空法》第七十四条规定：民用航空器在管制空域内进行飞行活动，应当取得空中交通管制单位的许可。这就要求任何单位或个人的飞行都需要向空中交通管制单位申报。不仅报批周期较长，而且对申报主题的资格限制也相当严格——一般单位或个人很难得到审批。相对而言，小型无人飞行具备体积小巧、飞行高度低、飞行速度慢等特点，在非特殊区域外飞行时，基本不需要审批。因此，使用小型无人飞行器进行航拍无疑具有得天独厚的优势。
1.2设计影视制作成本低廉
遥控多轴航拍系统在本质上属于航空模型，所需要的设计方案、配件、耗材等在市场上随处可见，购置便利。尤其是近年来迅速普及的遥控多轴飞行器，与传统的固定翼飞机、直升机相比，具备整体设计简单、电气件一体化、机械结构坚固、影视制作过程简单等突出特点，对影视制作者动手能力的要求亦较低，只需经过简单培训，初学者也能影视制作出简单的遥控多轴飞行器。
1.3操作简单不易失控
目前，遥控多轴航拍飞行器必备的飞行控制系统均内置有智能失控保护装置，通过与GPS和遥控器交联，能够实时感知飞行器的飞行姿态，并做出反馈，精确调整各个发动机的功率，实现飞行器的平稳控制。另外，智能失控保护装置还能确保飞行器在失去遥控信号的极端情况下，也能自动悬停，并在信号消失且无法恢复的情况下，精确找到起飞点，以事先确定的安全路线和高度自动降落，最大程度上避免飞行器的坠毁。
1.4飞行环境要求较低
多轴飞行器的体积优势令其在起飞与降落环节对场地的要求极低。我单位配备的是国产大疆四轴飞行器，最小携行状态直径约0.6m，工作状态直径约0.9m。通过测试，其最小安全起降面积不超过9m2，最低安全起飞高度不超过3米，最近安全遥控距离不超过2米，对航拍环境的要求极低，非常适合在楼宇、景区等人群聚集的地方使用。同时，由于多轴飞行器的姿态控制是通过改变发动机输出功率来实现，在数字化飞行控制系统的调节下，能够实现飞行姿态的精确控制，对复杂环境的适应能力更强。无论是在街道、立交桥等复杂开放环境，还是在车库、展会等密闭环境中，均能实现有效控制，将一旦发生坠机后造成附带危险的可能性降至最低。
2遥控多轴航拍系统的缺陷
2.1飞行范围小、续航时间短
就动力源来说，与传统的油机相比，电机的功率密度较大，达到最大输出功率的时间较短，且体积和振动均较小，安装方面，后期维护简单。因此，绝大多数航空模型选择使用电机作为动力源，多轴飞行器亦不例外。目前主流的多轴飞行器使用的多为无刷电机。但是，使用电机作为动力源则无法回避电池能量密度低的天生缺陷。与生物燃料相比，电池的能量密度较低，大约仅相当于汽油的1/30，持续输出最大功率的时间太短。以目前我部使用的四轴飞行器来说，电池型号是双天的XP50003GT-S，电压11.1伏，容量5000毫安，最长持续飞行时间仅为8分钟。出于安全考虑，持续飞行时间通常控制在6分钟以内。在执行拍摄任务时，如此短的时间仅能满足一个镜头的拍摄需要，如果需要反复拍摄的话，只能通过多次起降来实现，拍摄效率较低。
2.2飞行速度慢、特技动作少
就飞行原理来说，多轴飞行器的行进、平移和转向所依靠的是不同桨叶之间的转速差所产生的升力差。由于没有配备专用的推进发动机，多轴飞行器的飞行速度较慢，在100米以上拍摄移动画面时会出现速度不足的感觉，画面出现长时间停滞不动的现象，缺少航拍纵览全景的流动感，所以在广袤空旷的地域进行长距离、快速航拍时不宜使用。此外，多轴飞行器的外露连接部件多，亦不适合在林地、灌木间做比较复杂的机动动作。
2.3飞行载荷小、抗风能力弱
多轴航拍系统的动力来自于电动机，虽然自身重量较小、提速较快，但冗余动力小，在提供正常飞行动力外，难以承载多余重量。就我部配备的多轴航拍系统来说，只能挂载重量不超过200克的GOPRO运动摄像机，且只能在4级风的情况下飞行，如果地形复杂，需要机动，则飞行条件还需要降低，一般不能超过2级风。
3如何更好地发挥遥控多轴航拍系统的作用
3.1做好前期筹划，细节考虑周全
根据脚本制定周密的拍摄计划方案，做到谋划在先。在升空拍摄之前，要对拍摄范围内的景物进行整体观察和综合分析，找出最能突出形象、气质和品格的景物来，并根据影视拍摄连续性的特点，确定航拍线路、方位、高度和频次等，形成连贯的摄制方案，争取做到全局在胸，一次成功。
3.2统筹工作全局，突出航拍特点
飞行器在空中拍摄时应选择大气透明度高的天气和时间。除非特殊需要，操作时尽量不要迎着阳光方向拍摄，防止镜头进光。飞行时注意事先查看拍摄路线上方的电线、树枝或其他障碍物。在环拍景物时，注意合理设置遥控地面站，或采用地面车辆伴随控制的方式，避免失控发生。
3.3灵活把握时机，提升拍摄效率
就现有技术条件，多轴航拍系统存在动力储备小、飞行载荷低、抗风能力弱等天然缺陷，难以实现长距离、大范围的拍摄任务，因此，在实施航拍过程中，一定要做好前期筹划，选好起降点，规划理想飞行线路，尤其要灵活运用气象条件。以我部为例，尽管原则上不能在复杂气候条件下使用遥控多轴航拍系统，但在具体情况的处理上则可灵活对待，例如拍摄部队训练时，在做好飞行路线规划的前提下，提前完成设置起降场地、输入GPS信息等工作，即可在雨雪间隙择机迅速起降，完成复杂条件下航拍任务。
作者:魏世亮 张洁 段再超 单位:解放军南京政治学院信息管理中心
