無(wú)人機(jī)知識(shí)——入門到精通之三

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本人無(wú)人駕駛

電梯直達(dá)

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發(fā)表于 2016-7-5 16:41:17 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

飛行控制器（飛控）是飛行器的大腦。它從接收器接受信號(hào)，并把信號(hào)傳輸給電調(diào)告訴它如何飛行，其中最困難的在于如何保持飛行器飛行的穩(wěn)定性。為了保持穩(wěn)定性，就需要各種各樣的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)飛機(jī)實(shí)時(shí)的飛行姿態(tài)和飛行位置。

下面的關(guān)鍵詞是“自由度”（DEGREES OF FREEDOM——DOF）。

3DOF

三軸加速度計(jì)或陀螺儀監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)中的變化。

6DOF

三軸加速度計(jì)和陀螺儀的組合允許精確測(cè)量直升機(jī)方向的變化。多軸飛行器保持穩(wěn)定飛行姿態(tài)至少需要6自由度。

9DOF

增加了了兩個(gè)加速度計(jì)和一個(gè)定位傳感器指南針(磁強(qiáng)計(jì))，用于確定多軸飛信器的方向。

10DOF

始終保持至少一個(gè)備用的傳感器是一個(gè)良好的習(xí)慣，大部分人將這多余的一個(gè)傳感器制作成氣壓計(jì)用來(lái)測(cè)量大氣壓強(qiáng)，但是也有人將它作為超聲波測(cè)距儀來(lái)監(jiān)測(cè)模型到地面的距離。

11DOF

最后一個(gè)傳感器用來(lái)安裝GPS模塊，用來(lái)監(jiān)測(cè)模型的絕對(duì)位置。

簡(jiǎn)易廉價(jià)的飛控通常只支持6自由度，因?yàn)槟承┕δ芸梢圆煌ㄟ^(guò)飛控而采用外部模塊單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于一個(gè)完整的飛控來(lái)說(shuō)，它應(yīng)該具備著強(qiáng)大的軟件支持，并且提供多種附加功能，以支持很多不同的飛行模式。例如利用Arduino開(kāi)發(fā)的Ardupilot Mega（APM）就支持以下的功能：

手控

直接將發(fā)射器的信號(hào)傳送到飛行器。當(dāng)你把操縱桿放開(kāi)的時(shí)候，飛機(jī)將會(huì)按照你所指定的方向繼續(xù)上一姿態(tài)的飛行。

自穩(wěn)

釋放操縱桿之后飛機(jī)將會(huì)停止原有的飛行模式并懸停在一個(gè)穩(wěn)定的位置。

電傳操縱訓(xùn)練

某些飛行姿態(tài)可以直接通過(guò)飛控設(shè)定的，而避免了各種機(jī)械傳動(dòng)裝置的復(fù)雜性。比如你可以自行設(shè)定橫滾、航向和俯仰角度的最大最小值及其變化速率的快慢。

自動(dòng)飛行

模型可以按照你預(yù)先設(shè)定好的路徑飛行，當(dāng)然，你可以手動(dòng)干預(yù)飛行路線。

自動(dòng)返航（RTL）

飛行器可以按照預(yù)設(shè)的路線自動(dòng)返航至起始飛行點(diǎn)并保持在預(yù)設(shè)高度懸停，這個(gè)功能需要GPS支持。

懸停

如果不給飛行器任何的控制信號(hào)，那么飛行器將會(huì)盡可能保持原有的飛行姿態(tài)并保持原有的位置不變。

自動(dòng)啟動(dòng)和著陸

或許這是避免墜機(jī)的最好方式了。。。

利用一些外部模塊或者采用其他飛控都可以實(shí)現(xiàn)更多不同的功能，采用什么飛控和外設(shè)取決于你需要什么功能。

飛控都有什么種類？

有很多的飛控可以供玩家選擇，而且它們的特性描述也很好。選擇飛控的最好方式是直接選用那些已經(jīng)編程后的商業(yè)飛控，或者列一個(gè)需求的功能清單，請(qǐng)有飛控編程經(jīng)驗(yàn)的程序員來(lái)對(duì)你的飛控進(jìn)行編程。

目前流行的飛控有：

HobbyKing KK2.1.5, KK2.1 或者更老版本的KK2

這是一款擁有6DOF的十分簡(jiǎn)易的飛控，它集成了顯示屏和按鈕，并且允許玩家直接改變所有參數(shù)。KK飛控的軟件部分十分簡(jiǎn)單，容易上手，并且在航模愛(ài)好者中也十分流行，玩家可以給自己的飛控刷不同的固件，以獲取更好的飛行體驗(yàn)。但是它沒(méi)有外部接口，所以不能擴(kuò)展或者升級(jí)更強(qiáng)大的功能。盡管對(duì)于當(dāng)前飛控市場(chǎng)來(lái)說(shuō)這是一個(gè)弊端，但是KK飛控對(duì)于初學(xué)者的重要性仍舊不言而喻。

Naze32

這是一款輕量級(jí)32位飛控，對(duì)于小型模型來(lái)說(shuō)有著更好的飛行體驗(yàn)。完整版集成了氣壓計(jì)，羅盤，并且能連接到GPS，但是后者仍舊處于試驗(yàn)階段。Acro Naze沒(méi)有這些功能。如果沒(méi)有一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)和一塊內(nèi)置顯示屏的話，搞懂這款飛控并不是一件容易的事情。

Mulitiwii

從最基本的6DOF到內(nèi)置GPS的飛控之間有很多不同的版本，最簡(jiǎn)單的Acro板可能十分容易設(shè)置但是并不是那么容易組裝，而最高級(jí)的內(nèi)置GPS板可能更需要耐心來(lái)設(shè)置，但是結(jié)果卻不是那么樂(lè)觀。所以建議入手的時(shí)候一定要選一款合適你自己的，并且最好有人幫你初始化過(guò)了。

ArduPilot:APM 2.5 / 2.6 / Pixhawk APM

這是一款開(kāi)源的飛控，并且已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)很多功能，例如GPS。它有著強(qiáng)大的能力，不光是包括了磁強(qiáng)計(jì)、氣壓計(jì)、GPS的硬件兼容，更是有著強(qiáng)大的軟件，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程寫入飛控來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。所以這就必然帶來(lái)了復(fù)雜的設(shè)置過(guò)程，想對(duì)它進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)必須有著巨大的知識(shí)儲(chǔ)備和動(dòng)手能力。這類飛控通常價(jià)格較貴，一般都是商業(yè)公司才會(huì)花大價(jià)錢來(lái)使用。

HKPilot Mega嬠/b]

被HobbyKing公司按照ArduPilot Mega原型復(fù)制的一類便宜的飛控。

OpenPilot CC3D

另一個(gè)基于開(kāi)源的項(xiàng)目。硬件很難操控，因?yàn)樗皇巧虡I(yè)化生產(chǎn)。非常類似于Acro Naze。

DJI Naza

十分受歡迎的一款商業(yè)飛控，有著完整的功能列表，并且可以滿足玩家很多需求，方便上手，易于設(shè)置，GPS鎖定性好，懸停穩(wěn)定，價(jià)格較貴。

個(gè)人認(rèn)為新手初學(xué)的時(shí)候應(yīng)該從簡(jiǎn)單做起，例如GPS等等不必要的模塊反而會(huì)加重新玩家的負(fù)擔(dān)。初學(xué)建議使用KK飛控，否則將會(huì)更加麻煩。