無(wú)人機(jī)飛行控制很難懂嗎？

一言不合

看到一篇不錯(cuò)的關(guān)于無(wú)人機(jī)飛行控制的科普貼，分享給大家。

無(wú)人機(jī)作為新興行業(yè)，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(jī)呢？

你只需要跟著小曼魔鬼般的步伐走起來(lái)，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~

10年前，無(wú)人機(jī)行業(yè)考慮的是如何讓飛機(jī)穩(wěn)定飛起來(lái)、飛得更快、飛得更高。

無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也主要是在軍事等神秘領(lǐng)域。

如今，隨著芯片、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，

無(wú)人機(jī)開始向智能化、終端化、集群化的趨勢(shì)發(fā)展。

幾年的時(shí)間讓無(wú)人機(jī)從遠(yuǎn)離人們視野的軍事應(yīng)用飛入了尋常百姓家，

更多的小白用戶開始接觸到無(wú)人機(jī)，只需要通過短暫的學(xué)習(xí)，

也可以進(jìn)行穩(wěn)定安全的操作，體驗(yàn)了一把飛行和航拍的樂趣~

不可否認(rèn)，飛控技術(shù)的發(fā)展是這十年無(wú)人機(jī)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(xì)解讀多軸飛行器的飛控是如何運(yùn)行的。

飛控是什么？

飛行控制系統(tǒng)（Flight control system）簡(jiǎn)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(tài)變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳回飛控，

再由飛控通過運(yùn)算和判斷下達(dá)指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作和飛行姿態(tài)調(diào)整。

飛控可以理解成無(wú)人機(jī)的CPU系統(tǒng)，是無(wú)人機(jī)的核心部件，

其功能主要是發(fā)送各種指令，并且處理各部件傳回的數(shù)據(jù)。

類似于人體的大腦，對(duì)身體各個(gè)部位發(fā)送指令，并且接收各部件傳回的信息，

運(yùn)算后發(fā)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?yàn)樗�太燙而縮回，并且將此信息傳回給大腦，大腦會(huì)根據(jù)實(shí)際情況重新發(fā)送新的指令。

飛控的主要組成部分

無(wú)人機(jī)飛控一般包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三大部分，

實(shí)現(xiàn)的功能主要有無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無(wú)人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。

傳感器

多軸無(wú)人機(jī)機(jī)身大量裝配的各種傳感器，

包括GPS、氣壓計(jì)、陀螺儀、指南針以及地磁感應(yīng)等，

可以采集角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等，是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

機(jī)載計(jì)算機(jī)

機(jī)載計(jì)算機(jī)作為無(wú)人機(jī)的CPU，是飛控的中樞系統(tǒng)，

類似于人體大腦的中樞神經(jīng)，負(fù)責(zé)整個(gè)無(wú)人機(jī)姿態(tài)的運(yùn)算和判斷；

同時(shí)，也操控著傳感器和伺服作動(dòng)設(shè)備。

伺服作動(dòng)設(shè)備

無(wú)人機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是伺服作動(dòng)設(shè)備，是導(dǎo)航飛控系統(tǒng)的重要組成部分。

其主要功能是根據(jù)飛控計(jì)算機(jī)的指令，按規(guī)定執(zhí)行動(dòng)作。

對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)來(lái)說，主要通過調(diào)整機(jī)翼角度和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行控制。

多軸無(wú)人機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括螺旋槳、電調(diào)和電機(jī)。

多軸無(wú)人機(jī)飛控通過電調(diào)傳輸?shù)铰菪龢�的控制信�?hào)，

來(lái)控制電機(jī)，帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的懸停、

升降、前進(jìn)等飛行狀態(tài)的調(diào)整。

此圖是無(wú)人機(jī)朝紅色箭頭方向前進(jìn)時(shí)，四個(gè)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向。

你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)角線上的一對(duì)螺旋槳（M1和M3）方向一致，

相鄰螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反。關(guān)于螺旋槳的飛行原理，小曼在后面的文章中會(huì)單獨(dú)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(wú)人機(jī)行業(yè)的人都知道，如何使飛控更加安全，

更易操控是無(wú)人機(jī)研發(fā)的大難點(diǎn)！

那么，我們的攻城獅們又是如何舉步維艱的走到今天的呢？

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開源飛控

“開源飛控”是市面上最常見的飛控，其來(lái)源于“DIY DRONE”時(shí)期，

最開始是為了滿足歐美“極客”、“創(chuàng)客”對(duì)于自由飛行的夢(mèng)想。

開源飛控即公開通用的源代碼數(shù)據(jù)庫(kù)，程序猿都可以免費(fèi)使用。

這樣也存在一定的弊端：一套初級(jí)的源代碼不可能適用于所有飛行器；

也會(huì)為后續(xù)的維護(hù)和開發(fā)留有先天性不足。

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自研飛控

由于開源飛控的先天性不足，要想進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，

正規(guī)的無(wú)人機(jī)企業(yè)必須要開發(fā)自己的飛控系統(tǒng)。

目前幾家知名的無(wú)人機(jī)公司都是從自研飛控起家的，

基本上都經(jīng)歷了多年的技術(shù)沉淀。

即使是后來(lái)居上的曼塔智能，

無(wú)論是之前的產(chǎn)品朱雀、還是新推出的產(chǎn)品S6，

采用的都是自研飛控。

自研飛控十分耗時(shí)耗力，但帶來(lái)的好處是硬件和軟件實(shí)現(xiàn)完美匹配，

有著更高的安全性和穩(wěn)定性，為后續(xù)的開發(fā)和改進(jìn)做出更多積累。

飛控的發(fā)展趨勢(shì)

每個(gè)飛控系統(tǒng)都可能成為未來(lái)的信息終端

目前這個(gè)階段有點(diǎn)像 80 年代的人們使用大哥大，

當(dāng)個(gè)寶貝一樣但卻沒有發(fā)揮其很大的作用；而現(xiàn)在的手機(jī)已經(jīng)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(shí)也在貢獻(xiàn)著自身的價(jià)值。

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未來(lái)無(wú)人機(jī)在各類應(yīng)用中更像是布撒的一系列終端設(shè)備，

飛控作為無(wú)人機(jī)的核心會(huì)在終端化過程中扮演重要作用，

無(wú)論在消費(fèi)、農(nóng)業(yè)、巡視等各領(lǐng)域，飛控將成為數(shù)據(jù)終端的核心，

大量的飛行狀態(tài)、任務(wù)數(shù)據(jù)、載荷狀態(tài)會(huì)被記錄、回傳、分發(fā)，

用戶或其他利益相關(guān)方會(huì)通過付費(fèi)等商業(yè)模式獲取終端的有用信息。

飛控通信網(wǎng)絡(luò)化

隨著智能手機(jī)增長(zhǎng)率的放緩以及無(wú)人機(jī)終端化的趨勢(shì)，

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們也敏銳捕捉到了商機(jī)，紛紛推出了面向無(wú)人機(jī)應(yīng)用的移動(dòng)通信解決方案。

這類方案目前采用成熟商用 2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)，通過定義套餐、開發(fā)貼片 SIM 卡組件、天線定制等方式，

使無(wú)人機(jī)作為終端接入商用網(wǎng)絡(luò)。雖然還存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、覆蓋區(qū)域不全等因素，

但隨著無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)價(jià)值的增加、移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展驅(qū)動(dòng)以及無(wú)人機(jī)管控壓力的增大，

在不久的將來(lái)借助運(yùn)營(yíng)商的飛控網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)不可阻擋。

形成無(wú)人機(jī)+大數(shù)據(jù)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，沒有人否認(rèn)原始數(shù)據(jù)的重要性。無(wú)人機(jī)+大數(shù)據(jù)喊了也有一段時(shí)間了，

但目前受到終端化剛起步、網(wǎng)絡(luò)化未完全落地、數(shù)據(jù)來(lái)源少等因素，

無(wú)人機(jī)的大數(shù)據(jù)時(shí)代還沒有真正來(lái)臨。

在未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展過程中不應(yīng)空泛強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)的意義，

而更應(yīng)通過飛控的數(shù)據(jù)搜集能力獲取高頻率的有效信息進(jìn)行分析，

得到能夠給行業(yè)帶來(lái)價(jià)值的「可視化」數(shù)據(jù)，直接為行業(yè)服務(wù)。

藍(lán)衣服稻草人

搞一架練習(xí)一下，便宜的控也就幾百塊錢，對(duì)著模擬器一直玩 操作熟悉之后也方便熟悉開發(fā)

universal

飛控會(huì)像PID一樣便地開花的，但是真懂的沒幾個(gè)

孟德爾斯鳩

可以說說下算法，這樣寫還是很難懂

xiaobing86203

太帥了，樓主分享辛苦了，以后社區(qū)多發(fā)些技術(shù)貼

一言不合

藍(lán)衣服稻草人 發(fā)表于 2017-4-11 15:37
搞一架練習(xí)一下，便宜的控也就幾百塊錢，對(duì)著模擬器一直玩 操作熟悉之后也方便熟悉開發(fā)

4 c; x& j- _: E, B* }0 n/ k4 x是的呢

一言不合

universal 發(fā)表于 2017-4-11 16:39
% r+ ^2 e  V; Y8 s3 u% N飛控會(huì)像PID一樣便地開花的，但是真懂的沒幾個(gè)

一言不合

孟德爾斯鳩 發(fā)表于 2017-4-11 16:59
2 ~; E* w7 j" B9 T( z$ O( M6 }  F可以說說下算法，這樣寫還是很難懂

) H* B* @3 X# b0 t5 T2 C那樣不是更難懂

一言不合

xiaobing86203 發(fā)表于 2017-4-11 19:52
1 O1 G2 Q6 j+ a( m; Z$ }太帥了，樓主分享辛苦了，以后社區(qū)多發(fā)些技術(shù)貼

謝謝
( B$ W* ?5 T" _& K& M2 \: ^

Yanxj

就服你