無(wú)人機(jī)培訓(xùn)V1.0目錄contents01020304基本組成飛行控制系統(tǒng)飛行原理實(shí)操基本組成01無(wú)人機(jī)機(jī)型分類(lèi)直升機(jī)、固定式和多旋翼的區(qū)別直升機(jī)單旋翼帶尾槳的直升機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是速度快，油動(dòng)載重大，滯空時(shí)間長(zhǎng)，缺點(diǎn)是不易操作，巨大螺旋槳?dú)Υ?，噪音重，適合專(zhuān)業(yè)飛手用來(lái)大型設(shè)備的搭載。固定式由動(dòng)力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，速度最快，航程遠(yuǎn)，升限高，攜行稍困難，適合測(cè)繪與大范圍拍攝，不適合影視航拍。旋翼式多于3個(gè)軸以上的旋翼機(jī)，通過(guò)槳之間相對(duì)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)拉力和扭矩，控制飛行器的懸停、旋轉(zhuǎn)或航線(xiàn)飛行，是目前應(yīng)用中最廣泛的無(wú)人機(jī)樣式，上手簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，是航拍主力軍。主流機(jī)型樣例美國(guó)“全球鷹”無(wú)人機(jī)美國(guó)“火力偵察兵”無(wú)人機(jī)大疆“精靈”無(wú)人機(jī)多旋翼無(wú)人機(jī)構(gòu)造多旋翼飛行器主要由機(jī)架、電機(jī)、飛控和旋翼組成，為了滿(mǎn)足實(shí)際飛行需要，一般還需要配備電池、遙控及航拍系統(tǒng)。機(jī)架是指多旋翼飛行器的機(jī)身架，是整個(gè)飛行系統(tǒng)的飛行載體。機(jī)架電機(jī)是由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，起到提供動(dòng)力的作用。電機(jī)旋翼是通過(guò)自身旋轉(zhuǎn)，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)功率轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的裝置，起到提供飛行需的動(dòng)能。旋翼無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)是指能夠穩(wěn)定無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)，并能控制無(wú)人機(jī)自主或半自主飛行的控制系統(tǒng)飛控其它部件遙控系統(tǒng)由遙控器和接收機(jī)組成，是整個(gè)飛行系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)控制終端。遙控電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，電池作為能源儲(chǔ)備，為整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)和其他電子設(shè)備提供電力來(lái)源。電池點(diǎn)擊此處更換文本點(diǎn)擊此處更換文本點(diǎn)擊此處更換文本點(diǎn)擊此處更換文本攝像機(jī)飛行原理02多旋翼無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)形式多旋翼飛行器是通過(guò)調(diào)節(jié)多個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升力的變化，進(jìn)而達(dá)到飛行姿態(tài)控制的目的。旋翼對(duì)稱(chēng)分布在機(jī)體的前后、左右四個(gè)方向，四個(gè)旋翼處于同一高度平面，且四個(gè)旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同，四個(gè)電機(jī)對(duì)稱(chēng)的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備。四旋翼飛行器的電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)飛行器平衡飛行時(shí)，陀螺效應(yīng)和空氣動(dòng)力扭矩效應(yīng)均被抵消。電機(jī)1和電機(jī)3作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電機(jī)2和電機(jī)4作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，規(guī)定沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為向前運(yùn)動(dòng)，箭頭在旋翼的運(yùn)動(dòng)平面上方表示此電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，在下方表示此電機(jī)轉(zhuǎn)速下降。飛行原理01同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)外界擾動(dòng)量為零時(shí)，在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時(shí)，飛行器便保持懸停狀態(tài)。垂直運(yùn)動(dòng)飛行原理02要想實(shí)現(xiàn)飛行器在水平面內(nèi)前后、左右的運(yùn)動(dòng)，必須在水平面內(nèi)對(duì)飛行器施加一定的力。在圖中，增加電機(jī)3轉(zhuǎn)速，使拉力增大，相應(yīng)減小電機(jī)1轉(zhuǎn)速，使拉力減小，同時(shí)保持其它兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。飛行器首先發(fā)生一定程度的傾斜，從而使旋翼拉力產(chǎn)生水平分量，因此可以實(shí)現(xiàn)飛行器的前飛運(yùn)動(dòng)。向后飛行與向前飛行正好相反。前后運(yùn)動(dòng)飛行原理03由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，所以?xún)A向飛行的工作原理與前后運(yùn)動(dòng)完全一樣。左右運(yùn)動(dòng)飛行原理04旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對(duì)角線(xiàn)上的各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)旋翼產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí)，不平衡的反扭矩會(huì)引起四旋翼飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，旋翼1和旋翼3對(duì)機(jī)身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對(duì)機(jī)身的反扭矩，機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)飛行控制系統(tǒng)03飛行控制系統(tǒng)組成飛行控制系統(tǒng)通過(guò)高效的控制算法內(nèi)核，能夠精準(zhǔn)地感應(yīng)并計(jì)算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，再通過(guò)主控制單元實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位懸停和自主平穩(wěn)飛行。飛行控制系統(tǒng)包含3軸加速度計(jì)、3軸角速度計(jì)和氣壓高度計(jì)，是高精度感應(yīng)飛行器姿態(tài)、角度、速度和高度的元器件集合體慣性測(cè)量單元用于實(shí)時(shí)顯示飛行狀態(tài)，是飛行過(guò)程中必不可少的，它能幫助飛手實(shí)時(shí)了解飛行狀態(tài)LED指示燈模塊主控單元是飛行控制系統(tǒng)的核心，通過(guò)它將IMU、GPS指南針、遙控接收機(jī)等設(shè)備接入飛行控制系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)飛行器自主飛行功能主控單元包含GPS模塊和指南針模塊，用于精確確定飛行器的方向及經(jīng)緯度。對(duì)于失控保護(hù)自動(dòng)返航，精準(zhǔn)定位懸停等功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要GPS指南針模塊飛行控制系統(tǒng)主要功能主要功能010203040506飛行控制系統(tǒng)能自動(dòng)記錄返航點(diǎn)，當(dāng)飛行過(guò)程中，出現(xiàn)控制信號(hào)丟失或電池低電量等情況，飛行控制系統(tǒng)能自動(dòng)返航和降落。自動(dòng)返航通過(guò)地面控制終端，可提前設(shè)定飛行航線(xiàn)，高度及速度等參數(shù)，全自主飛行功能。同時(shí)也提供飛機(jī)及飛控系統(tǒng)狀態(tài)信息。遙控系統(tǒng)在GPS信號(hào)良好的情況下，可以將飛行器當(dāng)前所在的坐標(biāo)點(diǎn)記錄為熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)360度的熱點(diǎn)環(huán)繞飛行。熱點(diǎn)環(huán)繞通過(guò)GPS實(shí)現(xiàn)鎖定經(jīng)緯度和高度的精準(zhǔn)定位，也能通過(guò)主控制單元發(fā)出的定位指令來(lái)自主控制飛行器以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位懸停。精準(zhǔn)懸停分為航向鎖定和返航點(diǎn)鎖定，是一種輔助方向控制功能。在無(wú)法辨別飛行器方向的時(shí)候，可充分利用該功能對(duì)飛行器的方向進(jìn)行控制。智能方向控制云臺(tái)系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)航拍不可缺少的設(shè)備，主要用以穩(wěn)定相機(jī)，從而拍攝出穩(wěn)定流暢的畫(huà)面。云臺(tái)增穩(wěn)遙控器安裝DJI系列APP，配合高清圖傳使用，操作飛行器的云臺(tái)和相機(jī)，控制拍照、錄像以及設(shè)置飛行參數(shù)等。手機(jī)或PAD工作在2.4GHz/5.8GHz兩個(gè)頻段，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離飛行控制。遙控器飛行模式適合于沒(méi)有GPS信號(hào)或GPS信號(hào)不佳的飛行環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保持飛行器姿態(tài)和高度，但是不能實(shí)現(xiàn)自主定位懸停。A模式（姿態(tài)）使用GPS模塊或多方位視覺(jué)系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)飛行器精確懸停，指點(diǎn)飛行以及其他智能飛行模式等功能。P模式（定位）使用GPS模塊或下視視覺(jué)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)精確懸停，機(jī)身四周的視覺(jué)系統(tǒng)和紅外感知