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機械社區

標題: 無人機飛行控制很難懂嗎？ [打印本頁]

作者: 一言不合 時間: 2017-4-11 15:22
標題: 無人機飛行控制很難懂嗎？

看到一篇不錯的關于無人機飛行控制的科普貼，分享給大家。

無人機作為新興行業，用戶以小白居多，

那么，如何從眾多小白中脫穎而出，化身為老司機呢？

你只需要跟著小曼魔鬼般的步伐走起來，今天我們先講最核心的飛控篇。

掌握這些干貨，足以吹牛裝逼充大神了~

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10年前，無人機行業考慮的是如何讓飛機穩定飛起來、飛得更快、飛得更高。

無人機的應用也主要是在軍事等神秘領域。

如今，隨著芯片、人工智能、大數據技術的發展，

無人機開始向智能化、終端化、集群化的趨勢發展。

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幾年的時間讓無人機從遠離人們視野的軍事應用飛入了尋常百姓家，

更多的小白用戶開始接觸到無人機，只需要通過短暫的學習，

也可以進行穩定安全的操作，體驗了一把飛行和航拍的樂趣~

不可否認，飛控技術的發展是這十年無人機變化的最大推手。

但是，你真的了解飛控是什么嗎？

下面小曼為你仔細解讀多軸飛行器的飛控是如何運行的。

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飛控是什么？

飛行控制系統（Flight control system）簡稱飛控，

可以看作飛行器的大腦。多軸飛行器的飛行、懸停，

姿態變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態數據傳回飛控，

再由飛控通過運算和判斷下達指令，由執行機構完成動作和飛行姿態調整。

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飛控可以理解成無人機的CPU系統，是無人機的核心部件，

其功能主要是發送各種指令，并且處理各部件傳回的數據。

類似于人體的大腦，對身體各個部位發送指令，并且接收各部件傳回的信息，

運算后發出新的指令。例如，大腦指揮手去拿一杯水，手觸碰到杯壁后，

因為水太燙而縮回，并且將此信息傳回給大腦，大腦會根據實際情況重新發送新的指令。

飛控的主要組成部分

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無人機飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設備三大部分，

實現的功能主要有無人機姿態穩定和控制、無人機任務設備管理和應急控制三大類。

傳感器

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多軸無人機機身大量裝配的各種傳感器，

包括GPS、氣壓計、陀螺儀、指南針以及地磁感應等，

可以采集角速率、姿態、位置、加速度、高度和空速等，是飛控系統的基礎。

機載計算機

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機載計算機作為無人機的CPU，是飛控的中樞系統，

類似于人體大腦的中樞神經，負責整個無人機姿態的運算和判斷；

同時，也操控著傳感器和伺服作動設備。

伺服作動設備

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無人機執行機構都是伺服作動設備，是導航飛控系統的重要組成部分。

其主要功能是根據飛控計算機的指令，按規定執行動作。

對于固定翼無人機來說，主要通過調整機翼角度和發動機運轉速度，實現對無人機的飛行控制。

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多軸無人機的執行機構包括螺旋槳、電調和電機。

多軸無人機飛控通過電調傳輸到螺旋槳的控制信號，

來控制電機，帶動螺旋槳轉動，最終實現無人機的懸停、

升降、前進等飛行狀態的調整。

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此圖是無人機朝紅色箭頭方向前進時，四個螺旋槳的旋轉方向。

你可能會發現對角線上的一對螺旋槳（M1和M3）方向一致，

相鄰螺旋槳旋轉方向相反。關于螺旋槳的飛行原理，小曼在后面的文章中會單獨介紹。

飛控的種類

目前飛控的主要種類有兩種“開源飛控”、“自研飛控”。

接觸過無人機行業的人都知道，如何使飛控更加安全，

更易操控是無人機研發的大難點！

那么，我們的攻城獅們又是如何舉步維艱的走到今天的呢？

開源飛控

“開源飛控”是市面上最常見的飛控，其來源于“DIY DRONE”時期，

最開始是為了滿足歐美“極客”、“創客”對于自由飛行的夢想。

開源飛控即公開通用的源代碼數據庫，程序猿都可以免費使用。

這樣也存在一定的弊端：一套初級的源代碼不可能適用于所有飛行器；

也會為后續的維護和開發留有先天性不足。

自研飛控

由于開源飛控的先天性不足，要想進行商業化生產，

正規的無人機企業必須要開發自己的飛控系統。

目前幾家知名的無人機公司都是從自研飛控起家的，

基本上都經歷了多年的技術沉淀。

即使是后來居上的曼塔智能，

無論是之前的產品朱雀、還是新推出的產品S6，

采用的都是自研飛控。

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自研飛控十分耗時耗力，但帶來的好處是硬件和軟件實現完美匹配，

有著更高的安全性和穩定性，為后續的開發和改進做出更多積累。

飛控的發展趨勢

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每個飛控系統都可能成為未來的信息終端

目前這個階段有點像 80 年代的人們使用大哥大，

當個寶貝一樣但卻沒有發揮其很大的作用；而現在的手機已經終端化，

僅僅是遍布全球的終端，人們從終端獲取全球有益信息的同時也在貢獻著自身的價值。

未來無人機在各類應用中更像是布撒的一系列終端設備，

飛控作為無人機的核心會在終端化過程中扮演重要作用，

無論在消費、農業、巡視等各領域，飛控將成為數據終端的核心，

大量的飛行狀態、任務數據、載荷狀態會被記錄、回傳、分發，

用戶或其他利益相關方會通過付費等商業模式獲取終端的有用信息。

飛控通信網絡化

隨著智能手機增長率的放緩以及無人機終端化的趨勢，

移動運營商們也敏銳捕捉到了商機，紛紛推出了面向無人機應用的移動通信解決方案。

這類方案目前采用成熟商用 2G、3G、4G 網絡，通過定義套餐、開發貼片 SIM 卡組件、天線定制等方式，

使無人機作為終端接入商用網絡。雖然還存在網絡不穩定、覆蓋區域不全等因素，

但隨著無人機數據價值的增加、移動通信技術的高速發展驅動以及無人機管控壓力的增大，

在不久的將來借助運營商的飛控網絡化趨勢不可阻擋。

形成無人機+大數據

在大數據時代，沒有人否認原始數據的重要性。無人機+大數據喊了也有一段時間了，

但目前受到終端化剛起步、網絡化未完全落地、數據來源少等因素，

無人機的大數據時代還沒有真正來臨。

在未來無人機發展過程中不應空泛強調大數據的意義，

而更應通過飛控的數據搜集能力獲取高頻率的有效信息進行分析，

得到能夠給行業帶來價值的「可視化」數據，直接為行業服務。

作者: 藍衣服稻草人 時間: 2017-4-11 15:37
搞一架練習一下，便宜的控也就幾百塊錢，對著模擬器一直玩操作熟悉之后也方便熟悉開發

作者: universal 時間: 2017-4-11 16:39
飛控會像PID一樣便地開花的，但是真懂的沒幾個

作者: 孟德爾斯鳩 時間: 2017-4-11 16:59
可以說說下算法，這樣寫還是很難懂

作者: xiaobing86203 時間: 2017-4-11 19:52
太帥了，樓主分享辛苦了，以后社區多發些技術貼

作者: 一言不合 時間: 2017-4-12 11:03

藍衣服稻草人發表于 2017-4-11 15:37
3 u' d6 z- G, Y" j. g2 q搞一架練習一下，便宜的控也就幾百塊錢，對著模擬器一直玩操作熟悉之后也方便熟悉開發

是的呢

作者: 一言不合 時間: 2017-4-12 11:04

universal 發表于 2017-4-11 16:39
# r; F+ q* q2 l$ X6 H1 }0 K& ?飛控會像PID一樣便地開花的，但是真懂的沒幾個

作者: 一言不合 時間: 2017-4-12 11:05

孟德爾斯鳩發表于 2017-4-11 16:59" t1 Y- m k. A6 c- c
可以說說下算法，這樣寫還是很難懂

那樣不是更難懂

作者: 一言不合 時間: 2017-4-12 11:05

xiaobing86203 發表于 2017-4-11 19:52
0 [8 R9 e: f7 ^& \3 l太帥了，樓主分享辛苦了，以后社區多發些技術貼

謝謝

作者: Yanxj 時間: 2017-5-2 16:01

就服你

作者: 劉志磊JN 時間: 2017-5-10 16:04
要是能把算法寫出來，真是大牛了

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