无人机飞控基本构成
无人机系统组成原理
无人机系统组成原理无人机系统是由多个组成部分相互配合工作的复杂系统，主要包括无人机本体、地面控制站、通信链路和载荷等组成部分。
下面将从这四个方面详细介绍无人机系统的组成原理。
一、无人机本体无人机本体是无人机系统中最核心的部分，由无人机飞行器和相关的传感器、执行器以及导航与控制系统组成。
1. 无人机飞行器：无人机飞行器是无人机系统的实体，它负责完成各种任务，如侦查、监视、作战等。
无人机飞行器通常由机翼、机身、尾翼和动力装置等部分构成，根据任务需求可以设计为固定翼、旋翼或多旋翼等不同类型。
2. 传感器：传感器是无人机系统中的重要组成部分，它能够感知周围环境的信息并将其转化为电信号。
常见的传感器包括摄像头、红外线传感器、雷达等，它们可以提供无人机飞行器所需要的视觉、距离、速度等信息。
3. 执行器：执行器是无人机系统中的执行机构，它能够根据控制信号实现无人机的运动。
常见的执行器包括电机、舵机等，它们通过控制无人机飞行器的各个部分的运动，实现飞行器的姿态调整和动力输出等功能。
4. 导航与控制系统：导航与控制系统是无人机系统的大脑，它通过处理传感器信息和控制指令，实现对无人机飞行器的导航和控制。
导航与控制系统通常由惯性导航系统、GPS、计算机等组成，它们可以对无人机的位置、速度、姿态等进行准确的测量和计算，并输出相应的控制指令。
二、地面控制站地面控制站是无人机系统的指挥中心，负责对无人机的任务进行规划、指挥和监控。
地面控制站通常由地面控制设备和显示终端组成。
1. 地面控制设备：地面控制设备是地面控制站的主要组成部分，包括通信设备、控制台、电脑等。
地面控制设备可以与无人机飞行器建立通信链路，实时获取无人机的状态信息，并发送控制指令。
2. 显示终端：显示终端是地面控制站中的显示设备，用于显示无人机飞行器的图像、数据和控制界面。
显示终端通常是一台电脑或显示屏，通过地面控制设备接收到的数据进行处理和显示。
三、通信链路通信链路是无人机系统中起连接无人机飞行器和地面控制站之间的桥梁作用，它负责实现双方之间的数据传输和指令控制。
无人机知识大全丨无人机飞控技术最详细解读
无人机知识大全丨无人机飞控技术最详细解读以前，搞无人机的十个人有八个是航空、气动、机械出身，更多考虑的是如何让飞机稳定飞起来、飞得更快、飞得更高。
如今，随着芯片、人工智能、大数据技术的发展，无人机开始了智能化、终端化、集群化的趋势，大批自动化、机械电子、信息工程、微电子的专业人材投入到了无人机研发大潮中，几年的时间让无人机从远离人们视野的军事应用飞入了寻常百姓家、让门外汉可以短暂的学习也能稳定可靠的飞行娱乐。
不可否认，飞控技术的发展是这十年无人机变化的最大推手。
飞控是什么？飞行控制系统（Flight control system）简称飞控，可以看作飞行器的大脑。
多轴飞行器的飞行、悬停，姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控，再由飞控通过运算和判断下达指令，由执行机构完成动作和飞行姿态调整。
控可以理解成无人机的CPU系统，是无人机的核心部件，其功能主要是发送各种指令，并且处理各部件传回的数据。
类似于人体的大脑，对身体各个部位发送指令，并且接收各部件传回的信息，运算后发出新的指令。
例如，大脑指挥手去拿一杯水，手触碰到杯壁后，因为水太烫而缩回，并且将此信息传回给大脑，大脑会根据实际情况重新发送新的指令。
无人机的飞行原理及控制方法（以四旋翼无人机为例）四旋翼无人机一般是由检测模块，控制模块，执行模块以及供电模块组成。
检测模块实现对当前姿态进行量测；执行模块则是对当前姿态进行解算，优化控制，并对执行模块产生相对应的控制量；供电模块对整个系统进行供电。
四旋翼无人机机身是由对称的十字形刚体结构构成，材料多采用质量轻、强度高的碳素纤维；在十字形结构的四个端点分别安装一个由两片桨叶组成的旋翼为飞行器提供飞行动力，每个旋翼均安装在一个电机转子上，通过控制电机的转动状态控制每个旋翼的转速，来提供不同的升力以实现各种姿态；每个电机均又与电机驱动部件、中央控制单元相连接，通过中央控制单元提供的控制信号来调节转速大小；IMU惯性测量单元为中央控制单元提供姿态解算的数据，机身上的检测模块为无人机提供了解自身位姿情况最直接的数据，为四旋翼无人机最终实现复杂环境下的自主飞行提供了保障。
简述飞控系统的部件组成
简述飞控系统的部件组成飞控系统是指飞机上的一套系统，用于控制和管理飞机的飞行状态和操作。
飞控系统由多个部件组成，每个部件都有不同的功能和作用。
1. 飞行管理计算机（FMC）：飞行管理计算机是飞控系统的核心部件，负责控制飞机的航向、高度、速度等飞行参数。
它通过计算和控制飞机的推力、升降舵、副翼等控制面，来维持飞机在特定的航线上飞行。
2. 飞行控制计算机（FCC）：飞行控制计算机是飞控系统的另一个重要部件，负责控制飞机的姿态和稳定性。
它通过控制飞机的副翼、升降舵、方向舵等控制面，来调整飞机的姿态和保持飞机的稳定飞行。
3. 自动驾驶仪（AP）：自动驾驶仪是飞控系统中的一个重要组成部分，可以根据预设的航线和飞行参数自动驾驶飞机。
它可以控制飞机的航向、高度和速度，实现飞机的自动导航和自动操控。
4. 数据链路系统（DLS）：数据链路系统是飞控系统中的通信部件，通过无线电通信与地面站和其他飞机进行数据传输和交流。
它可以传输飞行计划、气象信息、导航数据等重要信息，提供飞行控制和管理的支持。
5. 传感器系统：传感器系统是飞控系统中的关键部件，用于感知和获取飞机的各种参数和状态。
常见的传感器包括惯性导航系统（INS）、GPS导航系统、空速计、高度计、姿态传感器等。
这些传感器可以实时监测飞机的位置、速度、姿态等信息，为飞行控制提供准确的数据支持。
6. 执行机构：执行机构是飞控系统中的执行部件，负责根据飞行控制计算机的指令来控制飞机的各种运动。
常见的执行机构包括发动机、舵面（副翼、升降舵、方向舵）和襟翼等。
这些执行机构可以根据飞行控制计算机的指令，调整飞机的推力、航向、姿态等参数。
7. 监控和故障诊断系统（CMS）：监控和故障诊断系统是飞控系统中的重要组成部分，用于监测飞机的各个系统和部件的工作状态，并及时报告和处理故障信息。
它可以实时监测飞机的各种传感器和执行机构，检测和诊断飞机的故障，提供故障诊断和维修指导。
总结起来，飞控系统的部件包括飞行管理计算机、飞行控制计算机、自动驾驶仪、数据链路系统、传感器系统、执行机构和监控和故障诊断系统。
无人机飞控基本构成
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13
NMEA—The NationalMarine Electronics Association)制定的。NMEA0183协议
b
14
GPS三大要素
位置
速度
高度
b
15
RTK（载波相位差分技术）
实时处理两个 测量站载波相位 观测量的差分方 法，将基准站采 集的载波相位发 给用户接收机， 进行求差解算坐 标。
“某米”九号平衡车
“某米”运动手环
火箭/导弹
b
6
加速度计
加速度传感器是一种 能够测量加速度的传感器 传感器在加速过程中，通 过对质量块所受惯性力的 测量，利用牛顿第二定律 获得加速度值。
b
7
加速度计基本原理
b
8
惯性测量单元（IMU）
惯性测量单元是测量物体三 轴姿态角(或角速率)以及加速度 的装置。一般的，一个IMU包 含了三个单轴的加速度计和三 个单轴的陀螺，加速度计检测 物体在载体坐标系统独立三轴 的加速度信号，而陀螺检测载 体相对于导航坐标系的角速度 信号，测量物体在三维空间中 的角速度和加速度，并以此解 算出物体的姿态。
飞行器控制器构成
b
1
常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
电子罗盘
GPS 气压计
加速度计
b
2
陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论，
用高速回转体的动量矩敏感 壳体相对惯性空间绕正交于 自转轴的一个或二个轴的角 运动检测装置。
b
3
传统机械陀螺仪示意
b
4
陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
b
MEMS陀螺仪
5
陀螺仪常见的使用领域
无人机主要部件
1、首先介绍的是无人机的大脑——飞控无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，也是区别于航模的最主要标志，简称飞控。
飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪，对四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬间的事，不要妄想用人肉完成)。
如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢、升力变小，自然就不再向左倾斜。
如果没有飞控系统，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下地胡乱翻滚，根本无法飞行。
工作过程大致如下：飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端，经无线电下行信道发送回地面测控站。
飞控系统的硬件主要包括：主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。
2、为传感器增稳的——云台稳定平台，对于任务设备来说太重要了，是用来给相机增稳的部分，几千米的高度上误差个几分几秒就能差出去几十米。
它主要通过传感器感知机身的动作，通过电机驱动让相机保持原来的位置，抵消机身晃动或者震动的影响。
云台主要考察几个性能：增稳精度、兼容性（一款云台能适配几款相机和镜头）和转动范围（分为俯仰、横滚和旋转三个轴），如果遇到变焦相机，就更加考验云台的增稳精度了，因为经过长距离的变焦，一点点轻微的震动都会让画面抖动得很厉害。
现时的航拍云台主要由无刷电机驱动，在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳，可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro，再到微单/无反相机，甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。
摄影器材越大，云台就越大，相应的机架也就越大。
上面三个演示的是机身不动、相机动的效果，但实际上云台工作时，是相机不动，而机身动。
第3章无人机组成及飞行原理
飞行控制系统控制模式
2、姿态模式
适合于没有GPS信号或GPS信号不佳的飞行环境，能实现自动保持飞行器姿态和高 度，但是，不能实现自主定位悬停；
常用的飞行控制算法
2、姿态控制算法 控制飞行器姿态的三个自由度，以给定姿态与姿态检测算法得出的姿态偏差作为输
入，被控对象模型的输入量作为输出（如姿态增量），从而达到控制飞行器姿态的作用。 最常用的就是PID控制及其各种PID扩展（分段、模糊等）、高端点的有自适应控制。
什么是PID,P代表比例控制，I代表积分控制，D代表微分控制。比例微分积分线性控 制即PID线性控制理论，是经典控制理论中甚至一些非线性控制系统中最常见的控制方 法。 （1）比例控制 （2）积分控制 （3）微分控制 （4）PID参数的调试
大疆GPS指南针模块
飞行控制系统主要硬件
LED指示灯模块
LED指示灯模块，接收主控制单元的信号来控制LED灯的亮灭以及闪烁，以指示系统 的状态。主要目的用于实时显示飞行状态，是飞行过程中必不可少的，它能帮助飞手实 时了解飞行状态。
DJI的WKM飞控的LED指示灯模块
飞行控制系统控制模式
飞行控制系统一般提供三种飞行模式：GPS姿态模式、姿态模式和手动模式。
第3章 飞行控制系统的概述
本章的主要内容
飞行控制系统存在的意义。 飞行控制系统主要硬件。 飞行控制系统控制模式。 常用的飞行控制算法。 飞行控制器的设置。
飞行控制系统主要硬件
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU（惯性测量单元）、GPS指南针模块、 LED指示灯模块等部件组成。
无人机的基本结构
无人机的基本结构无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）是一种没有人操控的飞行器。
它由多个组件组成，包括机身、动力系统、控制系统、传感器和载荷等。
这些组件共同构成了无人机的基本结构。
1. 机身：无人机的机身是承载其它组件的主要部分。
一般来说，机身由轻质材料制成，如碳纤维复合材料，以确保无人机的轻量化和高强度。
机身的设计也会考虑到空气动力学原理，以提供良好的飞行性能。
2. 动力系统：无人机的动力系统提供了必要的推力，使其能够在空中飞行。
目前常见的动力系统有电动和燃油动力两种。
电动动力系统通常使用电池供电，通过驱动螺旋桨产生推力。
燃油动力系统则使用内燃机驱动螺旋桨或喷气发动机产生推力。
3. 控制系统：无人机的控制系统负责控制其飞行姿态和航向。
一般来说，控制系统包括飞行控制器、惯性测量单元（IMU）和飞行操纵系统。
飞行控制器是无人机的大脑，通过接收传感器数据来判断飞行状态，并发送指令控制飞行。
IMU则提供了关于无人机姿态和加速度的数据。
飞行操纵系统则负责控制螺旋桨或喷气发动机的转速，以调整飞行姿态。
4. 传感器：无人机的传感器用于感知周围环境和获取相关数据。
常见的传感器包括摄像头、红外线传感器、雷达和气象传感器等。
摄像头可用于拍摄照片和视频，并提供视觉定位功能。
红外线传感器则可以检测和跟踪热源。
雷达可以用于远程探测和跟踪目标。
气象传感器则用于获取气象数据，以帮助飞行控制系统做出更准确的决策。
5. 载荷：无人机的载荷是指其携带的各种设备和物品。
根据不同的应用需求，载荷可以包括相机、传输设备、传感器、货物等。
相机是最常见的载荷之一，用于航空摄影、监测和侦察等任务。
传输设备可用于数据传输和通信。
传感器载荷可以用于特定的科学研究和环境监测。
货物载荷则用于物流和运输任务。
无人机的基本结构包括机身、动力系统、控制系统、传感器和载荷等组件。
这些组件相互配合，使无人机能够实现自主飞行和执行各种任务。
无人机零部件的组成
无人机零部件的组成
无人机主要由电机、电调、桨叶、机架、电池、飞控系统等零部件组成。
电机是无人机的动力来源，通常为无刷电机，它通过旋转来驱动桨叶产生升力。
电调则是用来控制电机转速的设备，它可以根据飞控系统的指令来调整电机的转速。
桨叶是无人机产生升力的关键部件，通常由碳纤维或塑料制成。
不同尺寸和形状的桨叶会影响无人机的升力和稳定性。
机架则是用来固定电机、电调和桨叶等部件的框架，它的材质通常为碳纤维或铝合金，以保证无人机的强度和轻量化。
电池是无人机的能源来源，它通常为锂电池，能够为无人机提供足够的电力支持。
飞控系统则是无人机的“大脑”，它可以通过传感器获取无人机的姿态、速度、高度等信息，并根据预设的航线或指令来控制无人机的飞行。
除了以上主要零部件外，无人机还可能配备遥控器、摄像头、云台、图传系统等配件，以满足不同的应用需求。
总之，无人机的零部件组成复杂，每个部件都扮演着重要的角色，它们的协同工作才能保证无人机的稳定飞行和高效工作。
无人机飞控基本原理及构成 教程
格洛纳斯（俄罗斯） 北斗（中国）
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。 GPS起始于1958年美国军方的一个 项目，1964年投入使用。20世纪70 年代，美国陆海空三军联合研制了 新一代卫星定位系统GPS 。主要目 的是为陆海空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用 于情报搜集、核爆监测和应急通讯 等一些军事目的，经过20余年的研 究实验，耗资300亿美元，到1994年 ，全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。
滤波算法
卡尔曼滤波（Kalman filtering）一 种利用线性系统状态方程，通过系统 输入输出观测数据，对系统状态进行 最优估计的算法。
卫星定位系统基本原理
GPS三大要素
位置
速度
高度
RTK（载波相位差分技术）
实时处理两个 测量站载波相位 观测量的差分方 法，将基准站采 集的载波相位发 给用户接收机， 进行求差解算坐 标。
RTK示意
超声波传感器
光流传感器
MEMS系统
微机电系统（MEMS, Micro-ElectroMechanical System），也叫做微电子机械 系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米 乃至更小的高科技装置。
像飞控一样去 思考
常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
电子罗盘
GPS 气压计
加速度计
陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论， 用高速回转体的动量矩敏感 壳体相对惯性空间绕正交于 自转轴的一个或二个轴的角 运动检测装置。
传统机械陀螺仪示意
陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
MEMS陀螺仪
陀螺仪常见的使用领域
简述飞控系统的部件组成
简述飞控系统的部件组成飞控系统是指飞机上用于控制飞行的各种设备和系统的总称。
它是整个飞机的“大脑”，负责飞机的稳定性和操纵性。
飞控系统的部件组成十分复杂，下面将从不同的角度来介绍其中的几个重要部件。
一、传感器传感器是飞控系统的重要组成部分，它们负责采集飞机的各种状态信息，如速度、姿态、高度等。
传感器的种类多样，包括陀螺仪、加速度计、气压计等。
陀螺仪用于测量飞机的姿态，加速度计用于测量飞机的加速度，气压计用于测量飞机的高度。
传感器通过将采集到的信息转化为电信号，传输给飞控系统的计算单元，以供后续的计算和控制。
二、计算单元计算单元是飞控系统的核心，它负责处理传感器采集到的信息，并根据预设的控制算法计算出相应的控制指令。
计算单元通常由嵌入式处理器组成，它具有强大的运算能力和高速的数据处理能力。
在飞控系统中，计算单元起到了“大脑”的作用，它根据传感器采集到的信息来判断飞机的状态，并通过控制算法计算出相应的控制指令，以调整飞机的姿态和飞行状态。
三、执行单元执行单元是飞控系统中的另一个重要部分，它负责执行计算单元计算出的控制指令。
执行单元通常由伺服电机、舵机等组成，它们通过控制飞机的舵面、发动机等来实现飞机的姿态调整和飞行控制。
伺服电机通过控制飞机的舵面，如副翼、升降舵等，来改变飞机的姿态；舵机则通过控制发动机的油门来调整飞机的速度和推力。
执行单元的运动精度和响应速度对飞控系统的性能起到了至关重要的影响。
四、通信设备通信设备是飞控系统中的另一个重要组成部分，它负责与地面指挥中心进行通信，并接收和发送各种控制指令和飞行状态信息。
通信设备通常包括无线电台、数据链等，它们通过无线电波或数据链路来实现与地面的通信。
通过通信设备，飞控系统可以及时获取地面的指令和信息，以便进行相应的飞行控制和调整。
飞控系统的部件组成包括传感器、计算单元、执行单元和通信设备。
传感器负责采集飞机的各种状态信息，计算单元负责处理传感器采集到的信息，并计算出相应的控制指令，执行单元负责执行计算单元计算出的控制指令，通信设备负责与地面指挥中心进行通信。
四旋翼无人机飞控板原理
四旋翼无人机飞控板原理四旋翼无人机飞控板是无人机的核心控制系统，它负责控制无人机的飞行姿态、导航、稳定性等功能。
下面将详细介绍四旋翼无人机飞控板的原理。
四旋翼无人机飞控板主要由传感器、处理器、执行器和通信模块等组成。
传感器用于获取无人机当前的状态信息，包括加速度、陀螺仪、磁力计等。
处理器是无人机的大脑，负责接收传感器数据并进行计算和决策。
执行器包括电机和舵机，用于控制无人机的飞行姿态。
通信模块则负责与地面站或其他设备进行数据传输和通信。
四旋翼无人机飞控板的工作原理如下：1. 姿态测量：飞控板通过加速度计和陀螺仪等传感器获取无人机的姿态数据，包括横滚、俯仰和偏航角等。
通过姿态测量，飞控板能够了解无人机当前的飞行状态。
2. 控制算法：飞控板通过内部的控制算法对姿态数据进行处理和计算，生成相应的控制指令。
控制算法主要包括PID控制器等，用于控制无人机的飞行姿态。
3. 控制指令生成：飞控板根据控制算法生成的控制指令，通过电调控制电机的转速，从而控制无人机的飞行姿态。
电调是连接电机和飞控板的重要组件，它负责将控制信号转化为电机转速的控制。
4. 传感器融合：飞控板通过传感器融合算法将不同传感器获取的数据进行融合，提高无人机的飞行稳定性和精确性。
传感器融合算法可以利用卡尔曼滤波等技术，将不同传感器的优势进行结合，减少误差和噪音对飞行控制的影响。
5. 导航和定位：飞控板通过GPS等导航模块获取无人机的位置信息，实现自主导航和定位功能。
导航和定位是无人机飞行的关键，它能够实现无人机的航线规划、航点飞行等功能。
6. 数据传输和通信：飞控板通过通信模块与地面站进行数据传输和通信，实现遥控和监控功能。
通信模块可以采用无线电、蓝牙、Wi-Fi等技术，将无人机的状态信息和控制指令传输给地面站，同时接收地面站的指令和数据。
总结起来，四旋翼无人机飞控板是无人机的核心控制系统，通过传感器获取无人机的状态信息，通过处理器进行计算和决策，通过执行器控制无人机的飞行姿态，通过通信模块与地面站进行数据传输和通信。
无人机飞控基本原理及构成 教程(课堂PPT)
气压计
根据大气压强检测检测当前高度的装置。
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磁力计（电子罗盘）
磁力计（Magnetic 、M-Sensor）也叫 地磁、磁感器，可 用于测试磁场强度 和方向，定位设备 的方位，磁力计的 原理跟指南针原理 类似，可以测量出 当前设备与东南西 北四个方向上的夹 角。
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卫星定位系统
GPS（美国） 伽利略（欧洲）
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姿态
描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。 也就是pitch（俯仰）、YAW（航向）、ROLL（横滚）。
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算法
也就是姿态转换方法，控 制器 如何采集姿态传感器数据， 并对其进行融合，根据融合 的数据判断自身的运动状态。
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PID 控制
飞控解码出姿态传感器的数据之后，随即将两者进 行融合的结果对姿态进行相应的调整，通过信号对电 调进行控制，这种控制方式就叫做PID控制。 P(比例) I（积分） D（微分）
像飞控一样去 思考
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常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
电子罗盘
GPS 气压计
加速度计
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陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论 ，用高速回转体的动量矩敏 感壳体相对惯性空间绕正交 于自转轴的一个或二个轴的 角运动检测装置。
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传统机械陀螺仪示意
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陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
MEMS陀螺仪
5
陀螺仪常见的使用领域
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滤波算法
卡尔曼滤波（Kalman filtering）一 种利用线性系统状态方程，通过系统 输入输出观测数据，对系统状态进行 最优估计的算法。
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卫星定位系统基本原理
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无人机控制系统的设计与实现
无人机控制系统的设计与实现随着科技的发展和技术的进步，无人机已经逐渐成为各行各业必备的工具之一。
无人机的广泛应用领域包括航空、农业、物流、救援等。
而无人机能够如此广泛和高效地应用的背后离不开其强大的控制系统。
本文将详细介绍无人机控制系统的设计与实现，包括无人机的控制原理、硬件设计、软件开发以及实际应用。
无人机的控制原理是无人机控制系统设计的基础。
一般来说，无人机控制系统包括三个主要组成部分：遥控器、飞行控制器和传感器。
遥控器是指操作员通过遥控器进行无人机的远程控制。
飞行控制器是无人机的大脑，负责接收遥控器的指令，并根据传感器信息进行飞行控制计算，最终控制无人机的飞行。
传感器主要包括陀螺仪、加速度计、罗盘、气压计等，用于感知无人机的姿态、速度、位置等状态信息。
在无人机控制系统的硬件设计方面，首先要保证无人机的可靠性和稳定性。
硬件设计包括电路设计、模块集成和物料选择等方面。
电路设计主要指无人机控制系统的电路布局和信号传输，要确保信号的稳定和可靠传输。
模块集成要考虑各个模块的组合和相互配合，确保无人机整体性能的协调和平衡。
物料选择要根据无人机的具体需求和应用场景，选择合适的材料和元件，以确保系统的可靠性和稳定性。
在无人机控制系统的软件开发方面，主要包括飞行控制算法和地面控制站的开发。
飞行控制算法是无人机控制系统的核心，其设计和优化直接影响无人机的飞行性能和稳定性。
常用的飞行控制算法包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
地面控制站的开发是为了方便操作员对无人机进行远程控制和监控。
地面控制站一般包括地面站软件和地面站硬件，地面站软件负责和飞行控制器进行通信，接收和发送指令；地面站硬件一般包括遥控器、显示屏等设备，用于操作和显示无人机的信息。
无人机控制系统的实际应用有很多，其中最为常见的是航空领域。
在航空领域，无人机可以被用于航空拍摄、农业植保、灾害勘测等。
无人机的飞行控制系统在航空拍摄中能够实现精准飞行、稳定悬停和自动拍摄等功能，有助于拍摄出更加豪华和震撼的画面。
飞控，最全面的无人机飞控讲解，带你了解导航飞控系统的功能
飞控，最全⾯的⽆⼈机飞控讲解，带你了解导航飞控系统的功能导航飞控系统定义：导航飞控系统是⽆⼈机的关键核⼼系统之⼀。
它在部分情况下，按具体功能⼜可划分为导航⼦系统和飞控⼦系统两部分。
导航⼦系统的功能是向⽆⼈机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞⾏姿态、引导⽆⼈机沿指定航线安全、准时、准确地飞⾏。
完善的⽆⼈机导航⼦系统具有以下功能：（1）获得必要的导航要素，包括⾼度、速度、姿态、航向；（2）给出满⾜精度要求的定位信息，包括经度、纬度；（3）引导飞机按规定计划飞⾏；（4）接收预定任务航线计划的装定，并对任务航线的执⾏进⾏动态管理；（5）接收控制站的导航模式控制指令并执⾏，具有指令导航模式与预定航线飞⾏模式相互切换的功能；（6）具有接收并融合⽆⼈机其他设备的辅助导航定位信息的能⼒；（7）配合其他系统完成各种任务飞控⼦系统是⽆⼈机完成起飞、空中飞⾏、执⾏任务、返⼚回收等整个飞⾏过程的核⼼系统，对⽆⼈机实现全权控制与管理，因此飞控⼦系统之于⽆⼈机相当于驾驶员之于有⼈机，是⽆⼈机执⾏任务的关键。
飞控⼦系统主要具有如下功能：（1）⽆⼈机姿态稳定与控制；（2）与导航⼦系统协调完成航迹控制；（3）⽆⼈机起飞（发射）与着陆（回收）控制；（4）⽆⼈机飞⾏管理；（5）⽆⼈机任务设备管理与控制；（6）应急控制；（7）信息收集与传递。
以上所列的功能中第1、4和6项是所有⽆⼈机飞⾏控制系统所必须具备的功能，⽽其他项则不是每⼀种飞⾏控制系统都具备的，也不是每⼀种⽆⼈机都需要的，根据具体⽆⼈机的种类和型号可进⾏选择、裁剪和组合。
传感器⽆⼈机导航飞控系统常⽤的传感器包括⾓速度率传感器、姿态传感器、位置传感器、迎⾓侧滑传感器、加速度传感器、⾼度传感器及空速传感器等，这些传感器构成⽆⼈机导航飞控系统设计的基础。
1.⾓速度传感器⾓速度传感器是飞⾏控制系统的基本传感器之⼀，⽤于感受⽆⼈机绕机体轴的转动⾓速率，以构成⾓速度反馈，改善系统的阻尼特性、提⾼稳定性。
无人飞行器控制系统的设计与实现
无人飞行器控制系统的设计与实现无人飞行器是指不需要人类操控，自主飞行的飞行器，其应用范围包括航拍、农业、搜救、航空科学等领域。
实现无人飞行器的自主飞行需要一个完善的控制系统。
本文将详细介绍无人飞行器控制系统的设计与实现。
一、控制系统的组成及工作原理无人飞行器的控制系统主要分为飞控板、通信模块和传感器模块三个部分。
其中，飞控板是无人飞行器的大脑，控制着整个系统的运行；通信模块用于无人飞行器与地面控制中心之间的通信；传感器模块则用于收集飞行器周围的环境信息。
飞控板是控制系统的核心部分，它通过处理传感器模块的数据，计算飞行器的状态并生成控制命令，以实现飞行器的飞行。
其内部包括处理器、存储器和输入输出接口等多个模块，实现了数据的处理、计算和通信功能。
其中处理器是飞控板的硬件核心，它负责运行嵌入式飞行控制软件，实现对无人飞行器的控制。
存储器用于存储飞行控制软件、参数设置和飞行数据等信息。
输入输出接口用于与其他模块进行数据交互。
飞控板上面还会搭载传感器模块，用于感知外界环境信息，如加速度计、陀螺仪、磁力计等。
通信模块负责与地面控制中心进行通讯，以实现无人飞行器信息的传输和控制。
通信模块可以通过无线网络、射频通信等方式与控制中心进行通信。
在通信过程中，无人飞行器需要定期向控制中心发送实时数据，如飞行速度、高度、姿态等信息，并接收来自控制中心的控制指令，如起飞、降落、返航等。
传感器模块则负责感知飞行器周围的环境信息，如飞行器的姿态、高度、速度和位置等。
传感器模块的数据被飞控板进行处理，最终形成控制指令，实现对飞行器的控制。
常见的传感器模块包括加速度计、陀螺仪、磁力计、GPS等。
二、控制系统设计与实现设计无人飞行器控制系统需要在硬件和软件两个方面进行考虑。
在硬件上，目前市场上常见的飞控板有多种型号，如Naze32、Pixhawk等。
这些飞控板支持多种传感器，可以根据实际需求进行选择。
至于通讯模块，常见的有 2.4G无线模块、蓝牙模块等，也可根据情况选择。
无人机驾驶(1+X证书) 无人机飞控计算机
一、选择题
（1）从无人机导航飞控系统职能和飞行控制的角度来看，飞控计算机应具备（答案C）
A.姿态稳定与控制、导航与制导控制的功能
B.导航与制导控制、自主飞行控制的功能
C.姿态稳定与控制、导航与制导控制、自主飞行控制的功能。
（2）飞控计算机按照对信号的处理方式，按照出现时间从早到晚的顺序可分为飞控计算机三种类型(答案A)
A.模拟式、数模混合式和数字式
B.数模混合式、模拟式和数字式
C.数字式、模拟式和数模混合式
(3)飞控计算机主要由组成(答案C)
A.处理控制器、二次电源、模拟量输入输出接口、检测接口和飞控机箱外壳组成。
B.处理控制器、模拟量输入输出接口、通信接口、检测接口和飞控机箱外壳组成。
C.处理控制器、二次电源、模拟量输入输出接口、通信接口、检测接口和飞控机箱外壳组成。
二、判断题
（1）飞控处理控制器主要有通用型处理器、微处理器、数字信号处理器三种类别。
（√）
（2）机载飞控软件按功能可以主要划分为飞行控制律模块、导航与制导模块、飞行任务管理模块、传感器数据处理模块和硬件接口驱动模块等功能模块。
（√）
三、简述题
简述飞控计算机的种类与区别？。
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超声波 光流 传感器
常用飞控平台
坐标系 与 姿态表述
描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。 也就是pitch（俯仰）、YAW（航向）、ROLL（横滚）。
PID 控制
飞控解码出姿态传感器的数据之后，随即将两者进行融合的 结果对姿态进行相应的调整，通过信号对电调进行控制，这种
控制方式就叫做PID控制。 P(比例) I（积分） D（微分）
气压计
根据大气压强检测检测当前高度的装置。
磁力计（电子罗盘）
磁力计（Magnetic、M-Sensor）也叫 地磁、磁感器，可用于测试磁场强度 和方向，定位设备的方位，磁力计的 原理跟指南针原理类似，可以测量出 当前设备与东南西北四个方向上的夹 角。
卫星定位系统
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。 GPS起始于1958年美国军方的一个 项目，1964年投入使用。20世纪70 年代，美国陆海空三军联合研制了 新一代卫星定位系统GPS 。主要目 的是为陆海空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用 于情报搜集、核爆监测和应急通讯 等一些军事目的，经过20余年的研 究实验，耗资300亿美元，到1994年 ，全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。
飞行器控制器构成
常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
GPS 气压计ຫໍສະໝຸດ 电子罗盘加速度计陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论， 用高速回转体的动量矩敏感 壳体相对惯性空间绕正交于 自转轴的一个或二个轴的角 运动检测装置。
传统机械陀螺仪示意
陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
MEMS陀螺仪
陀螺仪常见的使用领域
NMEA—The NationalMarine Electronics Association)制定的。NMEA0183协议
GPS三大要素
位置
速度
高度
RTK（载波相位差分技术）
实时处理两个 测量站载波相位 观测量的差分方 法，将基准站采 集的载波相位发 给用户接收机， 进行求差解算坐 标。
RTK示意
“某米”九号平衡车
“某米”运动手环
火箭/导弹
加速度计
加速度传感器是一种 能够测量加速度的传感器 传感器在加速过程中，通 过对质量块所受惯性力的 测量，利用牛顿第二定律 获得加速度值。
加速度计基本原理
惯性测量单元（IMU）
惯性测量单元是测量物体三 轴姿态角(或角速率)以及加速度 的装置。一般的，一个IMU包 含了三个单轴的加速度计和三 个单轴的陀螺，加速度计检测 物体在载体坐标系统独立三轴 的加速度信号，而陀螺检测载 体相对于导航坐标系的角速度 信号，测量物体在三维空间中 的角速度和加速度，并以此解 算出物体的姿态。