導言：無人機之所以能夠在空中自主翱翔就是由于無人機也和人類同樣，也擁有一個大腦，終歸是什么樣的一個大腦才能夠控制一架飛機在空中自動駕駛呢？下面我們來為你解答。能夠自主騰躍、自主導航、自主降落、自主完成我們給他設定任務不載人飛機稱之為無人機。那么無人機這么富強的功能終歸是誰賜予的呢？接下來我們來談的話題就是無人機的中心-飛控，也稱自駕儀。有了這套自駕儀，經(jīng)過地面端的電腦就也許手機便能夠控制一架飛機自主騰躍、自主導航、自主降落了。那么什么是飛控呢，顧名思義，飛控就是飛機翱翔控制器的簡稱，既然是控制器，那么這里邊也應該有一臺微電腦之類的來控制飛機，事實上現(xiàn)在的飛控內部除了一些傳感器外還有就是多塊單片機組成，其實不是我們想象的那么奇特?，F(xiàn)在的飛控內部使用的都是由三軸陀螺儀，三軸加速度計，三軸地磁傳感器平和壓計組成的一個IMU，也稱慣性測量單元。那么什么是三軸陀螺儀，什么是三軸加速度計，什么是三軸地磁傳感器呢，氣壓計？它們在飛機上起到的是什么作用呢，這三軸又是哪三個軸呢？三軸陀螺儀，三軸加速度計，三軸地磁傳感器中的三軸指的就是飛機左右，前后垂直方向上下這三個軸，一般都用XYZ來代表。左右方向在飛機中叫做橫滾，前后方向在飛機中叫做俯仰，垂直方向就是Z軸。陀螺都知道，小時候基本上都玩過，在不轉動的情況下它很難站在地上，只有轉動起來了，它才會站立在地上，也許說自行車，輪子越大越重的車子就越牢固，轉彎的時候明顯能夠感覺到一股阻力，這就是陀螺效應，依照陀螺效應，聰穎的人們發(fā)明出的陀螺儀。最早的陀螺儀是一個高速旋轉的陀螺，經(jīng)過三個靈便的軸將這個陀螺固定在一個框架中，無論外面框架怎么轉動，中間高速旋轉的陀螺向來保持一個姿態(tài)。經(jīng)過三個軸上的傳感器便能夠計算出外面框架旋轉的度數(shù)等數(shù)據(jù)。由于成本高，機械結構的復雜，現(xiàn)在都被電子陀螺儀代替，電子陀螺儀的優(yōu)勢就是成本低，體積小重量輕，只有幾克重，牢固性還有精度都比機械陀螺高。說道這，大家也就理解陀螺儀在飛控中起到的作用了吧，它就是測量XYZ三個軸的傾角的。那么三軸加速度計時干什么的呢，別急，我來給你解答，方才說道三軸陀螺儀就是XYZ三個軸，現(xiàn)在不用說也就理解三軸加速度計也是XYZ三個軸。當我們開車起步的一剎時就會感覺背后有一股推力，這股推力呢就是加速度，加速度是速度變化量與發(fā)生這一變化時間的比值，是描述物體變化快慢的物理量，米每二次方秒，比方一輛車在停止狀態(tài)下，它的加速度是0，起步后，從每秒0米到每秒10米，用時10秒，這就是這輛車的加速度，若是車速每秒10米的速度行駛，它的加速度就是0，同樣，用10秒的時間減速，從每秒10米減速到每秒5米，那么它的加速就是負數(shù)。三軸加速度計就是測量飛機XYZ三個軸的加速度。我們平常出行都是依照路標或記憶來搜尋自己的面向的，地磁傳感器就是感知地磁的，就是一個電子指南針，它能夠讓飛機知道自己的翱翔朝向，機頭朝向，找到任務地址和家的地址。氣壓計呢就是測量當前地址的大氣壓，都知道高度越高，氣壓越低，這就是人道高原此后為什么會有高原反應了，氣壓計是經(jīng)過測量不同樣地址的氣壓，計算壓差獲獲得當前的高度，這就是整個IMU慣性測量單元，它在飛機中起到的作用就是感知飛機姿態(tài)的變化，比方飛機當前是前傾還是左右傾斜，機頭朝向、高度等最基本的姿態(tài)數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)在飛空中起到的作用是什么呢？飛控最基本的功能控制一架飛機在空中翱翔時的平衡，是由IMU測量，感知飛機當前的傾角數(shù)據(jù)經(jīng)過編譯器編譯成電子信號，將這個信號經(jīng)過信號新時時傳輸給飛控內部的單片機，單片機負責的是運算，依照飛機當前的數(shù)據(jù)，計算出一個補償方向，補償角，爾后將這個補償數(shù)據(jù)編譯成電子信號，傳輸給舵機或電機，電機或舵機在去執(zhí)行命令，完成補償動作，爾后傳感器感知到飛機平穩(wěn)了，將實時數(shù)據(jù)再次給單片機，單片刻機停止補償信號，這就形成了一個循環(huán)，大多數(shù)飛控基本上都是10HZ的內循環(huán)，也就是1秒刷新十次。這就是飛控最基本的功能，若是沒有此功能，當一個角一旦傾斜，那么飛機就會快速的失去平衡以致墜機，也許說沒有氣壓計測量不到自己的高度地址就會素來加油門也許素來降油門。其次，固定翼飛控還有空速傳感器，空速傳感器一般位于機翼上或機頭，但不會在螺旋槳后邊，空速傳感器就是兩路測量氣壓的傳感器，一路測量靜止氣壓，一路測量迎風氣壓，在計算迎風氣壓與靜止氣壓的壓差便能夠算出當前的空氣流速，一般是m/s。有了最基本的平衡、定高和指南針等功能，還不足以讓一家飛機能夠自主導航，就像我們去某個商場同樣，第一我們需要知道商場的所在地址，知道自己所在的地址，爾后依照交通情況規(guī)劃路線。飛控也亦然，第一飛控需要知道自己所在地址，那就需要定位的，也就是我們常說的GPS，現(xiàn)在定位的有GPS、北斗、手機網(wǎng)絡等定位系統(tǒng)，但是這里面手機網(wǎng)絡定位是最差的，誤差好的話幾十米，不好的話上千米，這種誤差是飛控無法接受的，由于GPS定位系統(tǒng)較早，在加上是開放的，所以大多數(shù)飛控采用的都是GPS，也有少許采用的北斗定位。精度基本都在3米內，一般廣闊地都是50厘米左右，因環(huán)境攪亂，或建筑物、樹木之類的遮擋，定位可能會差，很有可能定位的是虛假信號。這也就是為什么民用無人機頻頻墜機、飛丟的一個主要原因。GPS定位原理就是三點定位，天上的GPS定位衛(wèi)星距離地球表面22500千米處，它們所運動的軌道正好形成一個網(wǎng)狀面，也就是說在地球上的任意一點，都有能夠同時收到3顆以上的衛(wèi)星信號。衛(wèi)星在運動的過程中會素來不斷的發(fā)出電波信號，信號中包含數(shù)據(jù)包，其中就有時間信號。GPS接收機經(jīng)過解算來自多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)包，以實時間信號，能夠清楚的計算出自己與每一顆衛(wèi)星的距離，使用三角向量關系計算出自己所在的地址。GPS也定位了，數(shù)據(jù)也有了，這個信號也會經(jīng)過一個編譯器在次編譯成一個電子信號傳給飛控，讓飛控知道自己所在的地址、任務的地址和距離、家的地址和距離以及當前的速度和高度，爾后再由飛控駕駛飛機飛向任務地址或回家。方才我們也說了，GPS能夠測速也能夠測高度，為什么要有氣壓計和空速計呢？這就是為了除掉誤差，飛機飛起來是不與地面接觸的，直接接觸的是空氣，假設翱翔環(huán)境是無風的環(huán)境，飛機在地面滑跑加速，加速到每秒20米的速度爾后再拉起落舵騰躍，這樣GPS測量到的數(shù)值是正確的，但是若是迎風呢，是由于機翼與空氣相對的運動達到了必然的速度才能夠產(chǎn)生必然的升力讓飛機騰躍，若是在逆風環(huán)境下，風速每秒10米，飛機只需要加速到每秒10米便能夠正常離地了，若是加速到每秒20米，相對空氣的速度已經(jīng)達到了每秒30米，也許說順風騰躍，風速每秒20米，飛機GPS測速也達到了20m/s的速度，這個時候拉起落舵，飛靈便都不會動，由于相對空氣速度是0米，達不到騰躍條件，必定加速到每秒40米的時候才能達到升力騰躍。這就是空速計的作用，GPS測量的可是地速，方才降到，GPS也能夠定高，第一GPS定位精度是3米內，也就是說飛控能感知到的是平面方向的兩倍誤差，信號不好的話十幾米都有可能，還有GPS不定位的時候，別的GPS定高數(shù)據(jù)是海拔高度其實不是地面垂直高度，所以GPS定高在飛控中無論用。有了GPS飛控也知道飛機地址了，也知道家的地址和任務地址，但是飛控上的任務以及家的地址飛控是怎么知道的呢，這就是地面站的作用。地面站，就是在地面的基站，也就是指揮飛機的，地面站能夠分為單點地面站也很多點地面站，像民航機場就是地面站，全國甚至全球所有的地面站都在時時聯(lián)網(wǎng)，它們能夠清楚的知道天上在翱翔的飛機，并能時時監(jiān)測到飛機當前的翱翔路線，情況等，以實時時的調換等。像我們用的無人機大多數(shù)都是單點地面站，單點地面站一般由一到多個人值守，有技術員，場務人員，后勤員，通訊員，指揮員等人組成。像玩家一般都是一個人。地面站設備組成一般都是由遙控器、電腦、視頻顯示器，電源系統(tǒng)，電臺等設備組成，一般簡單的來說就是一臺電腦，一個電臺，一個遙控，電腦上裝有控制飛機的軟件，經(jīng)過航線規(guī)劃工具規(guī)劃飛機翱翔的線路，并設定翱翔高度，翱翔速度，翱翔地址，翱翔任務等經(jīng)過數(shù)據(jù)口連接的數(shù)傳電臺將任務數(shù)據(jù)編譯傳達至飛控中，這里就有講到數(shù)傳電臺，數(shù)傳電臺就是數(shù)據(jù)傳輸電臺，近似我們最和耳朵同樣，恰似領導說今天做什么任務，我們接受到任務并回答爾后再去執(zhí)行任務，執(zhí)行任務的時候時實情況實時報告給領導，這其中通訊就是嘴巴和耳朵。數(shù)傳電臺就是飛機與地面站通訊的一個主要工具，一般的數(shù)傳電臺采用的接口協(xié)議有TTL接口、RS485接口和RS232接口，的但是也有一些CAN-BUS總線接口，頻率有2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一般433MHZ的很多，由于433MHZ是個開放的頻段，再加上433MHZ波長較長，穿透力強等優(yōu)勢所以大多數(shù)民用用戶一般都是用的433MHZ，距離在5千米到15千米不等，甚至更遠。最后達到的就是飛機與電腦間的通訊，電腦給飛機的任務，飛機時時翱翔高度，速度等很多數(shù)據(jù)都會經(jīng)過它來傳輸。以方便我們時時監(jiān)控飛機情況，依照需要隨時更正飛機航向。整套無人機飛控工作原理就是地面站開機，規(guī)劃航線，給飛控開機，上傳航線至飛控，再設置自動騰躍及降落參數(shù)，如騰躍時離地速度，仰頭角度（騰躍攻角，也稱迎角），爬高升度，結束高度，盤旋半徑或直徑，清空空速計等，爾后檢查飛控中的錯誤、報警，所有正常，開始騰躍，盤旋幾周后在開始飛向任務點，執(zhí)行任務，最后在降落，一般田野建議傘降或手動滑降，依照場所選擇。飛機在翱翔過程中若是偏離航線，飛控就會素來糾正這個錯誤，素來修正，直到復位為止。名稱：加速度（Acceleration）1.定義：速度的變化量Δv與發(fā)生這一變化所用時間Δt的比值。2.公式：a=v/Δt3.單位：m/s^2（米每平方秒）4.加速度是矢量，既有大小又有方向。加速度的大小等于單位時間內速度的增加量；加速度的方向與速度變化量ΔV方向向來同樣。特別，在直線運動中，若是速度增加，加速度的方向與速度同樣；若