（原標題：大疆工程師揭秘Mavic隨身無人機設計背后細節(jié)）

【搜狐科技消息】摘要：鑒于目前消費級無人機在體積、重量及槳葉安裝等方面存在著諸多不便之處，大疆花費近兩年的時間研發(fā)并推出了Mavic隨身無人機。Mavic第一次將Phantom精靈系列無人機的性能和拍攝質(zhì)量帶到了隨身無人機的身上，做到了真正便攜的程度，而幾乎沒有損失性能。市面上目前體積能做到Mavic這么便攜的無人機，性能跟Mavic則完全不在同一個等級，就像玩具一樣。在性能和便攜性兩個維度上結合考量，Mavic目前幾乎是一騎絕塵，沒有對手。

本文作者是Mavic設計工程師雨眠。在這篇文章中，雨眠詳細介紹了Mavic的設計理念，并從折疊方式、轉(zhuǎn)軸、云臺、續(xù)航、快拆折疊槳、傳感器、飛控、遙控器、圖傳等多個角度，詳細闡述了Mavic隨身無人機研發(fā)過程中的細節(jié)與考量。

文章也從個人角度，指出了目前無人機行業(yè)中普遍存在的一些浮躁及對消費者不負責任的潛規(guī)則，值得整個行業(yè)深思。希望消費者能夠通過這篇文章，對無人機的技術有一些了解，同時，能夠擦亮眼睛，在購買無人機前有正確的判斷，在試飛過程中能規(guī)范化操作，避免不必要的損失。（丁?。?/p>

作者：雨眠 Mavic設計工程師

產(chǎn)品終于發(fā)布了，近兩年的努力終于與世人見面，此刻非常激動。

正在連夜趕一篇長篇干貨回答，寫完了貼上來。

閱讀知乎多年，一直沒有回答過什么問題，這次作為Mavic的設計工程師，對它了解得比較全面，所以試著回答一下這個問題。第一次認真寫回答，希望大神們輕拍。

我會比較詳細的介紹這款全新機型的設計。利益相關就不用多說了，我是DJI的員工，但這篇文章代表我的個人意見。我會本著工程師的信譽，實事求是的敘述。一個人的知識有限，下文中如果有不符合事實的地方，歡迎指出，我會及時更正。

消費無人機市場還非常的年輕，現(xiàn)在隨著越來越多的新晉廠商入局試水，水準參差不齊，不少廠商本身缺乏技術積累，靠夸大宣傳和酷炫的視頻來吸引注意力，讓不明真相的小白用戶掏腰包卻拿不到宣傳中所承諾的產(chǎn)品（比如破產(chǎn)的zano，一直跳票的lily，等等），所以這次順便也會科普一些無人機的技術知識，讓大家能看破一些華而不實的宣傳，做更好的購買決策。

DJI的Phantom系列從無到有的開創(chuàng)了消費無人機的市場，第一次讓消費者可以買到到手即飛的無人機，把航拍從少數(shù)專業(yè)玩家和攝像師的獨門絕技，變成了一項人人都可以嘗試并享受其中樂趣的活動（大家可以上http://skypixel.com看看用戶拍攝的精美作品）。幾年來經(jīng)過歷代技術更新迭代，目前的phantom 4已經(jīng)相當成熟，從易用性，智能性到影像畫質(zhì)，智能功能，都絕對是消費無人機的行業(yè)標桿，一直被模仿，從未被超越。它也是第一臺擁有視覺感知和一定自主飛行能力的消費無人機。然而，對于普通消費者來說，Phantom以及這種級別的其他無人機，有幾個通病：

１、體積：需要幾乎一整個背包，平時帶出去玩還可以，但是出去旅行就麻煩了，除非是自駕游

２、重量：長途攜帶會比較累；對女性來說太重

３、麻煩：需要每次使用都拆槳，裝槳，從背包到懸停要幾分鐘

而Mavic很好的解決了這些痛點，第一次將phantom這個性能和拍攝質(zhì)量級別的無人機，做到了真正便攜的程度，而幾乎沒有損失性能。我可以自信的說，它將會是一款消費級無人機中具有里程碑意義的革命性產(chǎn)品，讓高質(zhì)量的航拍普及到更廣大的受眾群體。

這么說有些抽象，我先把一些關鍵參數(shù)扔出來，之后再展開分析：

１、飛機折疊后的尺寸：83mm*83mm*198mm （接近一個運動水瓶的體積）

２、重量：734g

３、機械3軸云臺，支持長曝光 （效果不是3軸電子防抖能比，后面會細說。這應該也是目前量產(chǎn)的最小的機械3軸云臺了）

４、27分鐘續(xù)航 （在無風環(huán)境下以25km/h勻速飛行時測得。而在理想條件下懸停時間可以接近29分鐘）

５、最高7公里圖傳和遙控距離，最高支持1080p （phantom的5km已經(jīng)碾壓群雄了，這個7km加上最高支持1080p實在是有些逆天。注意是美國FCC標準，開闊無遮擋， 無電磁干擾環(huán)境下。國內(nèi)CE標準對功率限值更嚴，因此是4km。）

６、1/2.3英寸相機sensor，4k視頻，最大碼流 60Mbps（和Phantom 4同樣面積的相機sensor）

７、前視雙目視覺避障+智能跟隨等自動飛行功能 （這個技術目前在消費無人機中是DJI獨家，避障模式最高支持10m/s的飛行速度，遠超其他廠商）

８、雙超聲波+雙目的精準下視定位 （懸停精度持平phantom 4，有效范圍稍微更遠）

９、最高飛行速度：65km/h （比Phantom 4的72km/h稍低，但遠高于其他便攜無人機）

１０、DJI飛控和導航系統(tǒng) （DJI的核心技術，不用多說了，穩(wěn)定，精準，可靠，多功能）

１１、8.3寸快拆折疊槳 （應該是現(xiàn)在市面上唯一一款同時有快拆和折疊的槳，而且無螺絲，后面會細說）

說到這里，對無人機產(chǎn)品有了解的人就已經(jīng)能看出Mavic的革新之處：現(xiàn)在市面上達到這些性能，體驗和可靠性的消費無人機，只有phantom 4。而市面上體積能做到Mavic這么便攜的無人機，性能跟Mavic完全不在同一個等級（單續(xù)航來說，就只有Mavic的1/3-1/4），就像玩具一樣?？梢赃@么說，在性能和便攜性兩個維度上結合考量，Mavic目前是一騎絕塵，沒有對手的。配合著我們新設計的全功能折疊遙控器，Mavic是世界上第一款你可以無負擔輕易帶去任何地方，并可以拍攝高質(zhì)量內(nèi)容的智能航拍無人機，無論是記錄你的生活，旅行，探險，還是大自然的絕美風光都駕輕就熟，區(qū)區(qū)自拍更是不在話下。（對之后的詳細說明沒興趣的，看到這里放心買買買就可以了:)

價格方面大家也不要覺得這么小的飛機為什么不賣得更便宜點，因為科技產(chǎn)品并不是論斤賣，或者按體積賣的。相反，要將同樣的技術和配置塞進一個小很多的空間內(nèi)，難度和成本更高。配置完全相同的筆記本電腦會比臺式電腦更貴就是這個道理。最終公司定的這個價格已經(jīng)相當良心了，比我預想的還要低。

參數(shù)介紹完了，下面進入正題，講一下這款飛機的設計。好的無人機機型設計，尤其是好的折疊機的設計，是一個非常復雜，需要來回迭代的過程，其中涉及到很多方面：

1. 便攜性，折疊方式，包括體積的最小化，折疊展開步驟的最簡化

2. 結構的簡潔，可靠，耐摔

3. 續(xù)航

4. 外觀

5. 整機布局，合理布置pcb和散熱，各組件和傳感器的位置，并保證他們能發(fā)揮性能，互不干擾。這是一大塊

6. 云臺和減震設計

7. 如何優(yōu)化設計來優(yōu)化生產(chǎn)和組裝

這些因素之間會相互牽制和影響，而如何平衡取舍，或者如何跳出現(xiàn)有框架，想出新的解決方案做到兩全其美，就是設計飛機的難點和樂趣所在。

折疊方式

先從一般人比較感興趣的折疊方式開始說起吧。一開始我接到的要求是設計一款口袋無人機，不過稍做了一些調(diào)研分析后，當時我果斷放棄了這個方向，因為：

1. 這樣的產(chǎn)品雖然比較吸引眼球，但是實用性不高，口袋這個空間的競爭已經(jīng)非常激烈，手機，鑰匙串，錢包等等。幾乎輪不到無人機這種偶爾用一下的東西。就我個人來說，除了手機，連錢包一般都不放口袋里的，不舒服，就更別提厚厚的無人機了。

2. 體積做得小本身是沒有錯的，但為了做到放在口袋里，犧牲了太多的畫質(zhì)和續(xù)航，在普通無人機20來分鐘續(xù)航大家都嫌不夠的時候，7-8分鐘的續(xù)航是不能接受的。畫質(zhì)也做不到合格的水平（我心目中的合格是持平手機的拍攝畫質(zhì)）。

因此這樣的trade off不明智。我們要做的應該是在保證產(chǎn)品品質(zhì)和體驗的前提下做到便攜，而不是為了便攜犧牲產(chǎn)品其他更重要的品質(zhì)。當時有個叫Anura的口袋無人機在眾籌，我覺得不靠譜，后來果然失敗了。（現(xiàn)在，將近2年過去了，市面上出現(xiàn)了一些量產(chǎn)成功的口袋無人機，不過續(xù)航，畫質(zhì)等還是很差，只能算是過渡型的產(chǎn)品，我覺得也不會贏得消費者的認可）

不做口袋無人機的話，應該把產(chǎn)品設計成什么大小和形態(tài)最好呢？我非常喜歡各種戶外運動，有一次在Yosemite國家公園徒步的時候，我一邊在想這個問題。走著走著口渴了，于是我拿出水瓶喝了一口水，然后心中就有了答案?？诖。撬康拇笮撌亲銐蛉菁{一個品質(zhì)合格的無人機的。而且出去玩，誰不帶瓶水呢？一般的背包，戶外裝備等，都會專門設計水瓶的存放空間，如果無人機折疊后大概是個水瓶的形態(tài)，出去旅行或者戶外運動的時候，就能很方便的帶上了。然后我就在腦海中大概構想了幾種折疊方式，有了初步靠譜的想法，非常激動，于是放棄了下午的徒步，直接趕回機場，借了幾張紙就在機場畫了起來。這就是第一版設計的由來，而后來又經(jīng)過了半年多的研發(fā)和改進，整機布局和折疊方式才逐漸定型為今天的樣子。之間的過程和艱辛這里就不說了，我直接講講最終的設計。

很多人會覺得Mavic后翼下置的造型以及后支臂向下翻轉(zhuǎn)展開的方式很特別很酷炫，但可能不知道我們這么設計并不是為了特別和酷炫，而是有著很實在的考慮：最小化折疊后體積的同時，最簡化機構和折疊步驟。這話怎么說呢？大家都知道四旋翼飛行器有4個支臂，4個電機和螺旋槳。最直接的想法就是直接把它們對折到機身，大概是這樣（我們Mavic專利中的說明圖，圖中附帶了一些說明文字）：

這個設計簡單，直觀，但是也有不少問題。大家都知道飛機的電子系統(tǒng)和電池等主要占體積的部件，都在機身內(nèi)，機臂的空間基本上是放不了什么東西，純粹只是為了撐開四個螺旋槳而已。因此我們會盡量把機臂做的細細的，這樣才能盡少的阻礙螺旋槳的下洗氣流。雖然機臂細了，但是電機和螺旋槳卻得要那么寬，因為細了會犧牲動力系統(tǒng)的效率。因此可以看到，這種設計折疊后，中間能放電池和電子器件的主機身，只占整體體積的1/3，而紅框中的機臂，電機，槳(合稱動力系統(tǒng)吧），反而占了整體體積的2/3，折疊后有大量空隙和沒有利用上的體積，因此是相當?shù)托实恼郫B方式。

還有一種，會好一些，就是把前后機臂上下錯開（我最初想用的辦法）：

這次，由于上下錯開了，動力系統(tǒng)占得寬度就少了些。從2/3變到了1/2左右。不過上圖有些理想化，因為實際折疊槳會比這個寬，就算在我們優(yōu)化后（后面會細講），折疊槳折疊后的寬度依然是機臂的3倍。因此，這個設計還有不少優(yōu)化空間 。因為折疊槳占用了大部分的寬度，機臂本身細很多，所以機臂和機身之間還會有比較大的空隙，沒有利用到。

美國Lockheed Martin有一款無人機，設計就介于上面兩種之間，是這樣的（圖片來自網(wǎng)絡，侵刪）：

沒有地方放云臺，形態(tài)也不美觀，折疊后體積利用率不是很高。

那么應該如何最小化折疊后的體積呢？可以看看Mavic的機身（為了讓大家看清，我先把折疊槳取下來了。圖片都是我自己隨便用手機拍的工程樣機，晚些如果有空換些好看點的圖）：

從上面看，機臂很細，減少了對螺旋槳下洗氣流的阻礙，與機身緊密貼合，盡少占用寬度。機身后方兩個凹坑，容納電機。電機之間的 寬度剛好用來放置一塊高性能GPS天線。幾乎沒有空間浪費。

從下面看也差不多，機臂與機身貼合，云臺后方兩個凹坑容納電機，電機之間的寬度剛好用來放置散熱風扇（底部是一體化鎂合金散熱底殼，有時候會比較熱，大家使用的過程中稍微注意一下）。唯一浪費的空間是云臺左右兩邊比較空。

從側面看，機臂寬度較寬，增加了強度，同時也沒有增加整機的體積。云臺收納在機身前面凹陷內(nèi)，一體性和保護性都很好，也不需要每次拆下來才能儲存運輸。腳架也很巧妙的與機臂做成一體，收納在了一個不占空間的地方。最巧妙的是螺旋槳，因為螺旋槳本身就是片狀的零件，只要與其他面貼合在一起，是可以幾乎不占體積的，因此我們讓折疊槳平順的貼合在了機身的上面和下面，幾乎沒有增加整機的體積。到這里，折疊后的形態(tài)就比較完美了，模塊各司其職,各安其位，緊湊的結合在一起，沒有多少浪費的空隙和空間。

用Mavic模擬了一下對比圖：左邊是采用我們獨特布局的Mavic，右圖是采用一般布局的Mavic（上下錯開了前后支臂，但是螺旋槳只是靠在了機身兩邊，沒有貼合在機身上下表面），可以看到寬度差異相當大。

接下來就是如何展開了。前面的兩個機臂，按照常規(guī)方式向前展開就可以。但是由于后面兩個機臂的槳，是貼著機身下面的，如果按照傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸翻開，槳面就會對著地面，離地面很近，那么地上有任何不平整的地方，或者下降有側傾，都會損壞到槳，然后DJI就可以賣出很多槳配件: )

玩笑話，這當然是不行的，所以當時也想了很多辦法，比如在支臂上再加一個轉(zhuǎn)軸，展開支臂后，再把螺旋槳翻上來。比如這個早期prototype中顯示的這樣。

或者在飛機尾部翻出一個很高的腳架來，讓槳離地遠一些?；蛘咴跈C身主干上加個大轉(zhuǎn)軸，一次把后面的兩個支臂都翻上去（這些方案也都一并申請了專利）。這些方案雖然也能解決問題，但是并不是上策。因為它們都增加了機身結構的復雜性，重量，降低了可靠性，不是簡潔優(yōu)雅的解決方案。工程師一般都對簡潔可靠的設計有著特殊的喜好，就像程序員喜歡簡潔高效的代碼和算法，數(shù)學家著迷于簡潔優(yōu)雅的解法一樣。因此我對這些方案都不是很滿意，于是苦苦思索了好一陣子。

有一天我想到一個平面幾何的規(guī)律：對一個圖形在平面上做任意次數(shù)的平移和旋轉(zhuǎn)動作，從A位置位移到B位置，其實都能找到一個旋轉(zhuǎn)中心，能用一次旋轉(zhuǎn)來完成這個位移。也就是說，多步的旋轉(zhuǎn)和平移動作，其實都可以歸納為一個旋轉(zhuǎn)動作，只不過旋轉(zhuǎn)中心不一定在圖形內(nèi)。于是我就想這個規(guī)律對于3維空間和物體適不適用呢？在稍微探索了一下后發(fā)現(xiàn)，除了一小部分特殊情況，是適用的！于是通過立體幾何的辦法定位了現(xiàn)在的這種斜軸的具體角度和位置，讓機臂在展開到工作位置的同時，完成螺旋槳翻轉(zhuǎn)到上面的動作，完美。

有些設計比較偷懶，折疊后需要把槳拆掉，雖然也可以做到體積緊湊，但是每次飛都要拆槳裝槳，對于用戶來說是很不方便的，因此我們沒有做這樣的設計。最后總結一下，四個支臂，四個轉(zhuǎn)軸，從普通展開狀態(tài)折疊到最緊湊的折疊狀態(tài)，只需要四個動作，5s之內(nèi)搞定，從折疊結構和使用步驟來說，都幾乎不能再簡單再緊湊了，可以說是四旋翼折疊的終極方案。不服來辯。（開玩笑~如果真的有更好的方案，歡迎畫幾張簡單的說明圖私信我，確認之后可以給你一個DJI的工作offer，過來把它實現(xiàn)）

轉(zhuǎn)軸

折疊方式說完了，接下來具體談談折疊轉(zhuǎn)軸。當時為了給用戶一個最好的手感，我們參考了很多不同的轉(zhuǎn)軸，包括zippo打火機，各種單車撐，翻蓋手機，筆記本電腦……最終的結果也是挺滿意：Mavic的轉(zhuǎn)軸是半自動的，也就是說，你掰開一定角度，它會自動彈開到展開位置，并且會有一個彈力一直壓著，而不是靠機構完全鎖死的。這樣做有幾個好處：

1、靠機構完全鎖死的轉(zhuǎn)軸，需要用戶在打開機臂之后執(zhí)行一個額外鎖死的步驟。Mavic的不需要，在5s內(nèi)完成折疊，或者展開的全過程

2、一旦發(fā)生跌落和碰撞，完全鎖死的轉(zhuǎn)軸會承擔巨大的局部應力，非死即傷。Mavic的支臂在遭受足夠的撞擊后會自動彈回，卸掉部分沖擊，轉(zhuǎn)軸也不容易損壞

3、手感干脆爽快，大部分人在第一次拿到Mavic時候都會忍不住的來回掰它的機臂玩: ) 。這也是為什么我們要求折疊壽命至少是5000來回。

4、類似于汽車的懸掛，這樣的彈性設計可以濾掉一部分來自電機和螺旋槳震動，讓云臺和飛控imu更穩(wěn)定

缺點也有，一個是成本比較高，二是重一些，因為轉(zhuǎn)軸基本上是全金屬的，塑料材料承受不了這么大的壓強。不過我覺得對于Mavic這樣中高端的機型，這些代價是值得的。你會享受每一次展開Mavic的過程，并能充分的信任它的機構能夠保證它在天空自由翱翔。

來張轉(zhuǎn)軸的X光照鎮(zhèn)樓：

云臺

懂拍攝或者懂航拍的人都知道3軸機械云臺的必要性，下面先給不了解的人稍微講解一下，老司機可以跳過。大家都知道，四旋翼無人機都是靠調(diào)整飛機的姿態(tài)來調(diào)整飛行方向的，也就是說，飛行的過程中機身會左搖右擺，各種顛婆。這是低頻的，但是大幅度的晃動。還有螺旋槳和電機高速轉(zhuǎn)動帶來的高頻，小幅的震動。這種晃動和震動對于錄像和攝影來說，都是致命的。（對于攝影，如果把快門調(diào)的很高，倒還可以緩解這個問題，但還是會有果凍紋）。目前，對這個問題唯一靠譜的解決辦法，就是機械云臺。通過減震系統(tǒng)以及電機轉(zhuǎn)軸的隔震，再加上精密的主動控制，機械云臺能把這些晃動和擺動都隔離出來，讓他們傳不到相機，這樣我們才能得到穩(wěn)定的視頻和清晰的照片。而且你還能夠通過云臺精密地控制相機的運動和指向，拍出柔順的運動鏡頭。再者，有了機械云臺后，一臺穩(wěn)定懸停的飛機（DJI新一代的飛機停得最穩(wěn)）就像一個空中3腳架，可以支持長曝光，3s曝光成功率非常高（最長支持8s，不過清晰的幾率不高，空中基本上都會有風）。比如這張照片就是我之前用phantom 3 advanced隨便拍出來的，3s曝光，已經(jīng)有汽車光流的效果：

很多其他的無人機就算有3軸云臺，因為飛機和云臺的穩(wěn)定性/精度不夠，也做不到長曝光。拍夜景，暗光環(huán)境，沒有長曝光還真不行。

而現(xiàn)在很多廠商或由于缺乏技術儲備，或為了降低成本，放棄了機械云臺，而采用了“3軸”電子增穩(wěn)或者電子防抖技術，在宣傳上也有意混淆機械增穩(wěn)和電子增穩(wěn)之間的區(qū)別。實際上兩者從手段到效果都有本質(zhì)的區(qū)別。電子增穩(wěn)，更準確的來說應該是“電子除抖”，因為它并不能使拍攝的原始視頻更穩(wěn)定，而是靠后期的動態(tài)裁切，從一個抖動震動的視頻里裁切出一個分辨率更低的視頻出來，而且抖動越嚴重，需要裁掉的畫面就越多。它可以說是一種后期手段，是以畫質(zhì)和分辨率為代價的低成本方式。對畫面有一點追求的攝像師都不會采用這種辦法，只有預算低，或者沒有其他辦法時，才會使用。

尤其是無人機上，由于飛機姿態(tài)變化很大，一般電子防抖都hold不住，會要截取掉過多的畫面，導致畫面出現(xiàn)大面積黑邊。一般廠商都是這兩種辦法解決：

1. 限制無人機的姿態(tài)，也就是限制飛機的加速性能和極速性能，讓飛機本身飛的很慢，反應遲鈍，這樣畫面自然不會這么抖。這樣飛機的抗風性能會變差，就只能在地面附近飛飛，速度慢了也只能拍慢節(jié)奏的視頻，飛行樂趣也無從說起。

2. 采用魚眼鏡頭，讓原始視頻的視野特別大，這樣就可以有充分的畫面讓電子除抖來裁切。然而，魚眼鏡頭之后的相機感光元件，面積也就這么大（一般無人機上用的最大的也就1/2.3英寸），用了魚眼再裁切，相當于視頻只使用了不到感光器1/4的面積。因此畫質(zhì)是相當抱歉的，連你的手機自拍攝像頭都不如。

最后，電子增穩(wěn)只對視頻有效，對于照片的長曝光完全沒辦法，喜歡攝影的同學也就不用考慮了。因此，就航拍來說，千萬不要覺得電子增穩(wěn)是什么高大上的東西，只是為了降低成本，減小體積而大大犧牲畫質(zhì)的妥協(xié)方案。

科普完了，具體介紹一下Mavic引以為傲的3軸機械云臺：

1. 目前量產(chǎn)消費產(chǎn)品中最小的3軸機械云臺（寬度36.5mm）

2. 在目前搭載了3軸機械云臺的量產(chǎn)消費無人機中，Mavic是體積最小的（折疊后）

以上記錄是以2016年9月底的時間為準。我沒有做過全面的調(diào)查，如果誰知道有哪個產(chǎn)品超過了Mavic，請指出，我會更新這個陳述。

它還有個比較特別的功能，就是roll軸可以旋轉(zhuǎn)90度，讓用戶拍攝垂直構圖的照片或者視頻。另外，這個云臺中搭載的1/2.3英寸的傳感器，也是跟phantom 4同一級別的。至于那個透明的云臺保護罩，主要是平時不用的時候，以及惡劣環(huán)境飛行的時候保護云臺的，會讓畫質(zhì)下降些，所以平時飛行的時候建議摘下來，畫質(zhì)和續(xù)航都會好些。

這云臺夠帥：

續(xù)航

跟所有移動電子產(chǎn)品一樣，由于電池長期以來沒有突破，續(xù)航一直是無人機最大的一個痛點之一。DJI雖然在續(xù)航方面也一直是行業(yè)標桿，但不到30分鐘，還是 會讓人意猶未盡，經(jīng)常需要多帶幾塊電池。而以Mavic折疊后的體積大小，要做到27分鐘的續(xù)航，是挺逆天的（在無風環(huán)境下以25km/h勻速飛行時測得。而在理想條件下懸停時間可以接近29分鐘）。其實要做好續(xù)航，不僅僅是高密度的電池，還有這些因素：

1. 槳要大，越大越好，將能量轉(zhuǎn)換為升力的效率就越高。（稍微解釋一下：根據(jù)動量守恒原理，螺旋槳靠把空氣向下加速，而獲得一個向上的動量，抵御重力帶來的沖量。這個動量=m*v，就是排出空氣的質(zhì)量m乘以排出空氣的速度v。而這部分空氣帶走的能量為1/2*m*v^2，這部分能量是由飛機提供的，是要耗電的。由于這部分能量損耗與m的一次方成正比，與v的二次方方成正比，因此在保證同樣動量的情況下，增加m，減少v，能夠減少這部分能量損耗。也就是說，同樣都是讓飛機懸停在空中，這種方式能讓耗損的電能更少。那么如何在減少空氣速度的同時增加排出空氣的質(zhì)量呢？增加槳盤的面積，也就是增加槳的長度。)因此，我們在設計機型的時候，也就把能容納大槳的設計需求的優(yōu)先級提的很高。Mavic的8.3寸槳，長度是遠超同類便攜無人機的。加上我們有專業(yè)的螺旋槳和電機研發(fā)團隊，致力于優(yōu)化飛機動力系統(tǒng)的效率，才讓Mavic的續(xù)航碾壓同行。

2. 機身輕量化。這個要解釋比較簡單，就是保證功能，性能，可靠性的前提下，通過簡化結構和機械設計，移除不需要以及效率低的材料，更換強度密度更高的材料等手段，讓飛機盡可能的輕。這從兩個方面對續(xù)航有利：一個是讓飛機的需要提供的拉力減小，減少能耗，二是讓飛機的動力效率更高，減少能耗。因為一般來說，同一個動力系統(tǒng)，需要提高的拉力越高，效率也會越低。所以我們的飛機除了前期設計盡可能的用簡潔的結構機構，后期也都會經(jīng)過幾輪狠狠的減肥工作。

3. 機身機臂設計盡量少的阻擋螺旋槳的下洗氣流，這個比較好理解。

4. 當然，我們用的電池性能和質(zhì)量也是業(yè)界最高的。

有天我在外面吃飯，坐旁邊的幾個女生吃完后擺著各種姿勢各種組合足足自拍了40多分鐘，那時我就想，現(xiàn)在市面上的那些自拍無人機藥丸。都不到10分鐘的續(xù)航，根本不能滿足自拍需求……

話說回來，那些自拍無人機雖然都比Mavic小，便宜，但是要達到Mavic一塊電池的同等續(xù)航，你得帶上3-4塊電池，這樣價格和體積優(yōu)勢就沒了。而我剛才也說了，一般就算是二十多分鐘續(xù)航的飛機，也是經(jīng)常需要多帶兩塊電池的。換到自拍無人機上，相當于十幾塊電池——畫面太美不敢看。

快拆折疊槳

講完了續(xù)航順便再講講我們?nèi)略O計的快拆折疊槳吧。以DJI E2000做例子，傳統(tǒng)折疊槳設計一般是這樣的：

可以看見，中心的電機轉(zhuǎn)軸兩端，各有一個銀灰色的螺絲。這兩個螺絲同時起著兩個作用，一是把折疊槳葉固定在電機上，一是作為折疊槳的旋轉(zhuǎn)軸。這個設計有幾個缺點：

1. 生產(chǎn)上需要的人力比較多，因為兩個螺絲要手工上上去，而且需要人工調(diào)整松緊度，松了不牢靠；太緊了也不行，折疊槳甩不開（松緊合適的折疊槳靠離心力自然就可以甩直）；

2. 更換比較麻煩，需要螺絲批，以及螺絲上需要上專業(yè)的螺絲膠，不然用一段時間后螺絲就會松動，飛行過程中有可能射槳（就是槳葉整個脫離機身飛出去，后果很嚴重，一般都是炸雞）

因為這兩點，我們不會在消費機無人機上用這種設計，因為無人機經(jīng)常刮刮碰碰就需要換槳，如果在外面玩沒帶專用螺絲刀導致不能飛，那就郁悶了。其次，一般小白也不會上螺絲膠，也控制不好松緊，如果導致射槳，后果非常嚴重。對于專用用戶這兩點就不是問題，所以我們比較大的專業(yè)機才會采用這種設計。現(xiàn)在其他廠家也在自己的消費無人機上使用這種設計，其實是不太好的，大家可以注意一下。

于是乎我們需要一個新設計，來改善這兩個問題，讓我們的Mavic用上方便靠譜的折疊槳。當我第一次知道要把折疊槳加上快拆功能的時候，其實我內(nèi)心是拒絕的，因為我覺得把這么多功能加進去，結構會搞得挺復雜，對重量，體積都不好。當時想到一個挺好的方案，可以解決第一個問題，而且方案非常簡潔，輕量，體積也小，在工程上來說很不錯，就是解決不了更換槳需要螺絲刀和螺絲膠的問題。但是沒辦法，為了小白用戶能夠用得舒心，只得硬著頭皮設計一個兩個問題都解決的方案?？纯醋罱K的結果吧，史上第一款量產(chǎn)的同時兼有快拆和折疊的槳葉設計：

從頂上看，兩個螺絲換成了兩個金屬軸，固定在槳夾上。將槳按下后旋轉(zhuǎn)40度左右即可完成拆卸，安裝也一樣，無需任何工具。

卸下后的結構局部圖。我們比較創(chuàng)新的把快拆結構插入了電機頂蓋內(nèi)部，而不是像Phantom 4快拆槳那樣是電機上的結構插入槳內(nèi)。這樣做能減小整個裝配的體積和重量?？梢钥吹?，整個裝配零件數(shù)量也不多，是非常簡潔的。像槳這種需要高速旋轉(zhuǎn)并承受很大應力的部件，越簡潔越可靠，零件越少，容易出錯的地方也就越少。這些零件都有碳纖維或者玻纖強化，來增加強度和可靠性。

沒有比較就沒有傷害，為了讓大家看到這款折疊槳設計在體積，外觀，重量上的優(yōu)化程度，我把壓箱底的白色“珍藏版”prototype拿了出來：

看看右邊的槳，由于中間部分被快拆結構占用，導致轉(zhuǎn)軸要往兩邊靠，增加了寬度（整個飛機寬了1cm），同時槳葉也變短了（為了保證展開后長度不變），放在機身上比較小氣，中間的那一坨也不太好看，沒有左邊最終版的修長優(yōu)雅。

最后，說明書里建議用戶手動把螺旋槳展開，是為了保證絕對安全，實際上，只要你能保證螺旋槳附近沒有人和障礙物，直接啟動電機就可以自動靠離心力甩開折疊槳了。注意這個過程中（不到一秒）機身會抖動一下。

傳感器/飛控

我的同事碩哥以前就這個話題專門寫過一篇很好的科普，大家可以直接去看他的回答：

小米無人機跟大疆無人機有多大差距？ - YY碩的回答

具體到Mavic，采用的是和Phantom 4一樣的雙目立體視覺系統(tǒng)，雙目加雙超聲波精準下視定位。這套系統(tǒng)的特點是能夠感知和構建3維空間，以及可視距離很遠，能夠支持最高支持10m/s速度下的避障，以及13m高度內(nèi)無gps也能精準的定位懸停。這套系統(tǒng)不僅需要很高的計算量，而且對傳感器的固定精度有非常高的要求，是現(xiàn)在市面上消費無人機上最成熟最強大的避障系統(tǒng)；缺點則是和人類似，在晚上暗光的情況下視覺系統(tǒng)是看不見的。

有些廠商隨意的在飛機上加了一對超聲波，或者一對TOF，或者紅外線，就宣稱避障了。這些簡單的方案都很雞肋：要么可視距離很近（相當于近視眼，那么飛機就只能龜速飛行），要么可視范圍很窄（只能看正前方，飛機稍微斜著飛就看不到，會撞上），要么會被日光干擾，所以只能在室內(nèi)或者晚上使用。這些避障系統(tǒng)都只能用來炒作一下概念，發(fā)揮不了什么實用價值。

還有現(xiàn)在大家都在說的智能跟隨，我們的技術（視覺跟隨）也跟其他廠商的GPS跟隨有著本質(zhì)的區(qū)別：

僅憑著GPS，飛機只能知道你的大概位置和方向，是非常不準的（尤其是靠手機的gps，尤其是高度的信息），根據(jù)這個來跟隨，飛機雖然能夠大概跟著你，但是拍不出構圖合格的視頻，很多時候你甚至都不會在畫面中，而飛機也不知道，所以這種跟隨只能裝裝樣子，出不來好的視頻。視覺跟隨就完全不一樣了，飛機能看到你，知道你的準確位置，并會盡可能的保證在整個視頻中把你拍在預設的構圖位置（默認是畫面中心，你也可以調(diào)到其他位置）。有了這個功能，一些以前專業(yè)飛手都很難飛出的跟隨畫面，一個初學者都可以做到，比如說跟隨移動的物體同時環(huán)繞。

至于DJI的飛控，一直以來都是行業(yè)標桿，穩(wěn)定，精準，可靠，多功能。其中，穩(wěn)定可靠是最重要的，否則，再花哨的功能，遇上抽風炸雞都是白搭。大家可以看看這個大疆精靈4的暴力測試隨意感受一下：

大疆精靈4暴力測試【撞樹、掛水、砸機、剪槳……】

具體到Mavic，飛控IMU也是采用和Phantom（精靈） 4一樣的獨立懸掛和傳感器冗余，保證了一致的可靠性和穩(wěn)定性?？癸L性能在風洞做過測試，可以在15m/s的風速下懸停。一般用戶保險起見最好不要在超過10m/s的風速環(huán)境飛行。

遙控器

既然把飛機設計得這么便攜了，沒有一款便攜的遙控器搭配怎么說得過去？于是我們又全新設計了一款便攜遙控器，而且設計原則跟飛機一樣，那就是性能上不妥協(xié)。因此，這款便攜遙控器是全功能的，和Phantom遙控器比，不僅沒有削減功能和操控（霍爾搖桿和全套按鈕和撥輪都有），反而還有提升：比如獨立的小屏幕，緊急剎車鍵，和五維按鍵。

真正要把遙控器做小，有兩個問題，一個是做小了后握持感變差，對精確操控飛機不利，用戶的手也更容易疲勞；二是手機夾占用的體積比較大，難以做得很小又能把手機夾穩(wěn)。于是就想了一個辦法，讓這兩個問題互相把對方干掉：做了一個折疊設計，把人體工程部件和手機夾結合起來，利用手機夾的體積來給用戶手部提供充實的支撐和握持感，同時手機夾折疊后又與遙控器主題融為一體，大大減小了體積。我把這個想法和負責遙控器的同事交流了一下，他也很認同，于是把之前已經(jīng)做了好一陣子的方案整個推倒重做，又經(jīng)過團隊將近一年時間的努力，才讓這款遙控器面世。

可以看到圖中箭頭所指，手機夾同時作為握柄，給予手掌充分的支撐，對于手指精準操控和耐疲勞非常有利。

同時折疊完后大小也接近手機，不過有4厘米厚

這個方案其實還順便解決了另外幾個問題：

1、傳統(tǒng)遙控器手機/平板夾持都在天線的上方，比較容易遮擋天線信號，影響圖傳和遙控；也導致操作的時候遙控器頭重腳輕，拿久了容易手部疲勞。而這款遙控器手機在底部，完全不干擾天線；重心平衡，拿著沒那么累。

2、由于手機屏幕離手指很近，觸摸屏幕更方便，很多時候手不離開遙控器就可以進行觸屏操作

我可以很自信的說，從便攜性，功能，操控手感三個維度來衡量，這款遙控器是目前市場上最好的。不服再辯。（開玩笑~和上面一樣，如果真的有更好的方案，歡迎畫幾張簡單的說明圖私信我，確認之后可以給你一個DJI的工作offer，過來把它實現(xiàn)）別忘了，這么小的遙控器，這么小的飛機，全功能，7km的圖傳距離，真不是開玩笑的。

現(xiàn)在不少小自拍機把純手機操控，沒有遙控器這個缺點作為賣點來宣傳，是非?？拥?。Mavic也可以有純手機操控的功能，不過我們內(nèi)部一致認為這只能作為一個輔助功能，隨便拍幾張到此一游照還可以。主打的操控方式還是得用遙控器，因為體驗好太多。具體我就不一一解釋了，舉個簡單的例子吧，有兩輛各方面完全一樣的汽車，除了一點：一輛有方向盤，剎車和油門踏板等一應俱全；另一輛沒有，只能用手機操控（沒有自動駕駛功能）；你會選哪一輛來開？

圖傳

無線通信這一塊我比較外行，所以直接粘貼同事寫的：

作為MAVIC的核心技術之一，OcuSync也是DJI Light Bridge高清圖傳系列中的重要一員，相比其他多種常見圖傳技術表現(xiàn)出眾。

1、OcuSync基于全新設計架構，從多個方面提升了用戶的體驗，還提供了不少新的功能。

2、OcuSync提供了強大流暢的圖傳遙控性能，在HD（720p）的基礎上提供了視像更加清晰的Full HD（1080p）的圖傳體驗（近距離無干擾情況下）

3、OcuSync為近場從飛機下載視頻到手機提供了高達40Mbps的流傳輸，

4、OcuSync支持十分微弱的信號接收（可以在遠達7km的地方接收圖傳遙控信號） ? OcuSync還提供了靈巧的干擾躲避機制

5、在新架構下，OcuSync還提供了多臺設備之間靈活配置的通信組合。（比如像Inspire那樣的雙人操控模式）

OcuSync在多種速率下都遠超WIFI和一般圖傳的鏈路性能。由于OcuSync設計中采用了大量當今通信領域最為先進的信道編碼技術、多天線技術、分集技術、信道估計和均衡技術等，還有完整的上層協(xié)議棧，比如無線媒體接入控制、無線資源管理等模塊，又與視頻編解碼模塊深度耦合設計，因此無線圖傳性能不同一般。 后來的多次測試表明，OcuSync在理想條件下圖傳遙控有效的距離實際上并不止于7km，有的時候超過10km也不是不可能。這個結果令大家都很興奮。而spec設為7km，主要是考慮到通信產(chǎn)品都有一定生產(chǎn)公差，需要預留一些裕量（OcuSync的傳輸距離在CE標準下標稱是4km，美國適用的FCC標準下是7km)。

目前市面上還有一類基于WIFI技術的圖傳方案，與WIFI方案相比，OcuSync的圖傳體驗顯著不同。WIFI主要考慮消費電子產(chǎn)品的局部互聯(lián)，多數(shù)設備通信用于幾米到數(shù)十米之間，WIFI協(xié)議為了照顧到低成本應用，鏈路性能偏弱，導致WIFI的收發(fā)機鏈路性能偏弱，無法檢測微弱信號或者在一定干擾環(huán)境中檢測有用信號；而OcuSync設計中采用了大量當今通信領域最為先進的傳輸技術，對比過靈敏度、抗干擾性能、抗衰落性能、高速移動、多設備等多個場景，WIFI均無法直接與OcuSync進行比較。對用戶而言，這種差別對應著流暢與卡頓圖傳的不同體驗，也對應著飛行范圍遠近的不同體驗，還對應著干擾情況下或者信號遮擋情況下圖傳遙控的不同體驗。另外由于WIFI采用傳統(tǒng)協(xié)議棧，建立鏈接或者失步后重新建立鏈接時間較長，約在數(shù)秒到十多秒，OcySync則采用跨層設計，建立鏈接和重新建鏈時間可以低至1秒以內(nèi)。

有些產(chǎn)品為了提升性能，故意額外增加功率或者采用強指向性發(fā)射天線，使得某些方向上的輻射強度提高來彌補性能偏弱的問題，號稱也可以傳數(shù)公里。各國官方機構無論是FCC還是CE，都對消費產(chǎn)品規(guī)定了各個方向上的最大輻射強度（EIRP），因此上述做法其實是違法違規(guī)的，增加了干擾破壞其他設備通信的風險。

結束語

這篇文章主要講了Mavic的基礎技術和底層機械結構，沒有講太多我們飛機上的各種豐富的智能功能和背后的算法（這方面有其他人可以介紹的比我更好）。不過就像買汽車一樣，最重要的是三大件（馬達，變速箱，車架），其次才是建立在這個扎實基礎上的各種豐富的配置和功能。不過現(xiàn)在很多人都不看車的基礎，只關心比較表面的配置，也讓不少國產(chǎn)廠商鉆了空子，生產(chǎn)出一些三大件很差，但是配置超級豐富的華而不實的車。而現(xiàn)在無人機市場也有這個風氣，就是不把飛機本身基礎搞好，浮夸吹噓一大堆所謂智能功能來忽悠消費者。這樣的飛機流通在市面上，輕只是欺騙了消費者，重則傷害他人人身和財產(chǎn)安全，對于消費者以及整個行業(yè)來說都是一種極其不負責任的行為。國內(nèi)廠商就先不說了，免得被水軍淹沒，就說國外眾籌的ZANO，視頻宣傳中吹噓的各種牛逼，手掌大小，手上起飛，四面避障，甚至Swarm（機器人集群）都能吹出來，也是臉皮夠厚。最后連飛機都飛不穩(wěn)，整個公司破產(chǎn)，眾籌支持者的錢全部打水漂，產(chǎn)品都沒拿到。這是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)時代，企業(yè)普遍浮躁風氣的一個比較極端的例子: 不好好做產(chǎn)品，總想靠概念營銷一夜暴富，左忽悠消費者，右忽悠投資人……汽車行業(yè)，這么多年了至少行業(yè)標準已經(jīng)比較成熟，低于這個標準都不能上市，而無人機現(xiàn)在暫時還沒有通用的標準來監(jiān)管，導致很多不合格的無人機產(chǎn)品也能推向市場，所以只能靠消費者自己鑒別。這也是我寫這篇文章的目的之一，以后大家看到很酷炫的無人機宣傳視頻的時候，可以用這些標準審視一遍。

這篇長文終于要結束了，希望閱讀后大家能對Mavic的設計有著更深入的了解，也希望大家能喜歡。其實我說的這些只是冰山一角，還有太多的技術細節(jié)是無數(shù)工程師夜夜加班一點一點摳出來而我沒有講到的，而正是這些無數(shù)一般人看不到的細節(jié)，才堆積出了Mavic這款革命性的產(chǎn)品。我們做這么多極致的優(yōu)化，也是為了打造一款大家能帶出去玩，跟著你旅行，探險，走到世界各個角落的高品質(zhì)航拍機，也希望大家在使用Mavic的過程中能體會到我們的用心。（當然，全新的產(chǎn)品剛面世，bug肯定是有一些的，還請大家及時反饋給客服或者大疆社區(qū)，我們的攻城獅和程序猿會及時更新修正）