История разработки и создания DJI Mavic Air 2

Впервые представленный весной 2020 года, дрон DJI Mavic Air 2 занял очень удачную нишу между квадрокоптерами серии Mavic 2 и компактным Mavic Mini. Больше релиза ждали видеоблогеры и путешественники — новая модель во многом создавалась под их требования. Инженеры DJI приоткрыли завесу тайны и рассказали о работе отдела проектирования и перспективных разработок. Вместе с ними мы пройдём путь Mavic Air 2: от 3D модели, через прототипы и макеты к готовому коммерческому продукту.

Ранний этап разработки

На первом этапе проектирования важно сформировать концепцию и не упустить из вида множество мелочей, ведь именно на этой стадии прокладывается путь для всей команды разработчиков. Например, особое внимание было уделено контролю веса и энергопотребления. В процессе последовательного проектирования каждого элемента конструкции стояла задача получить оптимальное сочетание полётного времени и маневренности летательного аппарата.

В процессе анализа предыдущего опыта инженеры оценили конструкцию лучей дрона Mavic Air первого поколения и нашли большие резервы для улучшений. Дело в том, что оригинальная схема не оставляла возможностей для заметного увеличения времени работы и весовой отдачи. Изменения коснулись всех основных аспектов: размеров, формы и кинематики складывания лучей.

Результатом исследований стал отказ от внешнего облика оригинального Mavic Air и переход к дизайну, аналогичному Mavic Pro.

Следующим этапом стало создание прототипов и решение вопросов вибрации и гибкости конструкции. Применение мощных инструментов компьютерного проектирования позволило рассчитать жёсткость каждого элемента конструкции, после чего был проделан большой объём натурных экспериментов и доработок с целью подтверждения расчётов и проверки того, насколько устойчивым и управляемым будет квадрокоптер для качественной воздушной съёмки.

Тестирование «железа» и программного обеспечения

Создание гиростабилизированного подвеса стало одним из главных вызовов для команды разработчиков. Безусловно, опыт специалистов DJI в проектировании и установке камер велик, однако когда речь идёт о об установке оборудования на новый летательный аппарат — это всегда сложная задача со многими неизвестными.

В подвесе используется датчик камеры с высоким энергопотреблением. Повысить качество съёмки и не отступить от идеи максимально увеличить полётное время — проблема, над решением которой конструкторам и инженерам по электронному оборудованию пришлось немало потрудиться.

Возможность съёмки HD-фото и HDR-видео — лишь половина успеха. Важно, чтобы в результате качество изображений не пострадало из-за явления теплового шума. Следующей задачей стало эффективное охлаждение камеры и подвеса.

При проектировании основной печатной платы дрона применена современная технолоия упаковки чипов System-in-Package (SiP), благодаря чему достигнут оптимальный баланс производительности, занимаемого внутри корпуса объёма и веса.

После создания первого прототипа, для тестирования была собрана группа из самых разных потенциальных пользователей, от менеджеров проекта и опытных операторов беспилотников, до новичков в мире аэрофотосъёмки. Полученная от них обратная связь сыграла главную роль в финальной доработке пульта управления, интерфейса, алгоритмов управления и съёмки.

Чтобы убедиться в том, что Mavic 2 может успешно эксплуатироваться в экстремальных условиях, был проведён цикл дополнительных испытаний. В частности, выполнялись полёты на крытом катке для того, чтобы не дожидаясь зимы проверить работоспособность дрона при низких температурах.

Вызовы и решения

Мало добиться высокого качества съёмки — такой продукт, как Mavic Air 2 должен быть простым в освоении и доступным для каждого пользователя. Приложение для мобильных устройств DJI Fly имеет дружественный интерфейс и позволяет автоматизировать процесс съёмки. Например, показанный ниже потрясающий гиперлапс получен в одно нажатие на экран смартфона.

Внедрены многие решения из мира современных гаджетов, такие как технология бинаризации пикселей Quad Bayer для съёмки при низкой освещённости. Разработчикам пришлось встретиться со множеством ограничений аппаратной и программной части и пройти все «узкие места» для того, чтобы получить максимальный результат с минимальными затратами для конечного потребителя. В результате тот Mavic Air 2, который поступил в продажу — результат долгого и кропотливого отбора.

Больше года изысканий в постоянном диалоге с фотографами потребовалось для доводки нового интеллектуального алгоритма съёмки DJI SmartPhoto.

Сложный алгоритм анализирует окружающий пейзаж, освещённость, положение подвеса, угол наклона к горизонту и множество других параметров и автоматически подбирает оптимальные для текущих условий настройки камеры. Пожалуй, это новшество наиболее заметно невооружённым глазом и особенно важно для упрощения творческого процесса.

Анализу подверглись все наработки DJI в слежении за объектами для того, чтобы набор функций FocusTrack стал более интуитивным при полном использовании возможностей искусственного интеллекта.

Команда разработчиков применила самые передовые технологии машинного обучения для распознания как различных движущихся объектов (людей, машин, катеров и т. д.), так и неподвижных строений, природных объектов и деталей ландшафта. Также были добавлены программные алгоритмы 3D-мэппинга и планирования траектории для большей плавности преследования.

Как мы уже упоминали, на первом этапе проектирования было вычислено максимально возможное время полёта, после чего инженеры разных направлений работали в тесной кооперации и анализировали влияние на энергопотребление каждого модуля и элемента конструкции дрона.

Mavic Air 2 укомплектован множеством датчиков, среди которых гироскопы, акселерометры, GPS-приёмник, компас и оптические сенсоры для облёта препятствий. Вся информация от периферии собирается и анализируется центральным процессором полётного контроллера для корректировок в алгоритмах ручного и автоматического управления. Множество вычислений для повышения безопасности и упрощения пилотирования происходит незаметно для оператора.

Mavic Air 2 — плод двухлетней совместной работы конструкторов, разработчиков программного обеспечения и бета-тестеров. Вишенкой на торте стал слоган «Выше и выше» (”Up Your Game” в ангийской версии), которым маркетологи DJI очень точно обозначили переход на новый уровень в создании массовых и доступных дронов. Быть может, результат трудов коллектива знаменитой компании предстоит оценить и вам!

Сравниваем DJI Mavic Air и Mavic Air 2