飞控系统的传感器 1.1 飞控系统的传感器 无人飞行器要求能够稳定飞行，首先最基础的问题是需要确定自己在空间中的位置、速度和姿态等相关的系统状态。而要的到这些状态，就需要通过不同的安装在机身系统上的各种不同的传感器。 我们所处的空间是三维空间，因此主要的飞行器系统状态也主要基于这个三维空间同时在时间维度进行拓展： 1：通过全球定位系统GNSS来定位自己的经度、维度和高度等三维坐标信息，同时也可以获取这三维的速度信息 2：通过陀螺仪加速度计直接获取三轴加速度信息与旋转角信息的状态量，其他的状态栏只有通过姿态解算 3：当飞行器需要往某个方向飞行时是通过调整飞行器的姿态往对应方向倾斜，飞行器的一部分升力会分配到该方向上成为该方向的拉力。飞行器要能够调整飞行的姿态，就必须能够实时的获得机体当前相对于惯性坐标系的姿态，在三维空间中同样姿态角也是由三个轴的角度来表示 4：飞行器的三维空间位置信息、三维空间速度信息、三维空间角度信息以及三维空间加速度信息和三维空间的角速度信息，总共有是十五个系统空间状态量需要获得 5：传感器跟估计的精度决定了建模辨识与控制的精度，然后传感器跟估计的精度，与建模辨识，一起决定了控制的精度。因此传感器的采集精度与飞行控制的控制精度密切相关 1.2 I2C简介 光标飞控系统中集成的微机械六轴传感器和磁力计均采用I2C总线接口与主控处理器连接。本章着重介绍I2C接口总线、各传感器的接口驱动、数据采集及处理模型。 I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其它的一些外围设备。和我们常用的UART通信不同，虽然UART有TX、RX两个接口，但是这两根线都是可以单独使用，I2C 是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC设备之间、IC设备与IC设备之间进行双向传送，高速I2C总线一般可达400kbps以上。 它的特点是： ?通信模式为主从式设备，可以一主多从，也可以多主多从 ?I2C总线组成“线与”的关系，任何一个器件都可以拉到低电平 ?I2C总线上可以并连多个器件 ?I2C总线有起始信号、数据传输、停止信号 ?支持7位/10位芯片地址寻址 ?支持不同的通信速率，标准速度为100kHz，高速速度为400kHz I2C总线在传送数据过程中一共有三种类型的信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
无人机应用技术论文优秀范文 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《无人机应用技术论文优秀范文》的内容，具体内容：随着技术的不断发展，无人机在我国的军事应用方面越来越广泛了，作出了杰出的贡献。下面是我为大家精心推荐的无人机技术论文，希望能对大家有所帮助。无人机技术论文篇一:《试谈无人...随着技术的不断发展，无人机在我国的军事应用方面越来越广泛了，作出了杰出的贡献。下面是我为大家精心推荐的无人机技术论文，希望能对大家有所帮助。 无人机技术论文篇一:《试谈无人机测量技术》 [摘要]文章分析了红外传感原理并自行设计红外传感器应用于无人机姿态测量方向，通过场地实验寻找倾角与电压关系，建立函数模型，进一步坐标变换找出测量信息与姿态角的关系。在红外探头前端放置滤光片有效抑制太阳干扰情况下，进行机载飞行实验，通过与传统IMU测量的姿态信息做比对验证设计的可行性。 [关键词]无人机测量技术 无人机稳定控制和导航的最基本、最核心的参数之一是姿态角。传统姿态测量方法主要是惯性测量系统，但由于其硬件系统设计复杂，成本较高，陀螺仪在长时间工作时还存在累积误差，因此，想低成本地完成无人机自主控制仍旧比较困难考虑到红外温度传感器能感知天空地而间的热辐射 的特点，本文提出一种新型的测量姿态信息的方法，相比传统姿态测量系统，其具有体积小、重量轻、成本低等特点。采用新型的ARMCortex-M3
内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元，使用两对红外温度传感器对飞机的俯仰和横滚信息进行姿态捕获，实验表明：该方法能有效满足一般无人机姿态测量的需求。 一、硬件设计 飞机的稳定性是飞机设计中最为重要的参数，它直接表征飞机在受到扰动后恢复到原始状态的能力。其中，飞机的稳定性包括纵向、横向和航向稳定性，分别反映俯仰、滚转及方向的稳定特性。本文所设计的基于红外传感原理的无人机姿态测量系统是无人机飞行控制系统的重要组成部分之一，主要针对飞机飞行中在纵向和横向稳定性的控制。主要由红外传感器、气压传感器、处理器、执行机构、遥控接收机、电台等部分组成。其中处理器作为数据处理和飞行控制的核心，主要完成采集各只传感器的数据，对数据进行综合处理并解算出飞机的姿态，从而实现对飞机稳定飞行的控制。综合数字信号处理能力和体积大小，选择性价比较高的 STM32F103ZET6型微处理器作为主控模块，可使用其内部A/D转换口接收信息，经计算产生多路PWM信号驱动执行机构，用以调整飞行姿态。传感器单元包括两对红外传感器和气压传感器构成，主要完成对飞行中的姿态和高度信息的采集。地而控制用以稳定飞行中的模式切换和危险保护。 二、红外传感器设计 1、MLX90247型红外线温度传感器 MLX90247型红外线温度传感器是由集成电路组成并且能够检测很小的热量辐射，包括热吸收区(热端)、硅基片(冷端)及外封装组成。基本工作原理类似于普通的热电偶原理，也即吸收红外线能量后输出一个与温度呈
根据目前的无人机发展趋势，传感器技术在其中起到什么样的作用？如下图所示。盘点：无人机上都有哪些传感器技术应用 加速度计 加速度计用于确定位置和无人机的飞行姿态。像任天堂Wii控制器或iPhone 屏幕位置，这些小的MEMS传感器在维持飞行控制中起到关键的作用。MEMS 加速度传感器有多种方式感知运动姿态，一种类型的技术能够感知微型集成电路的微小运动。这类“跳水板”的运动改变了结构中电流的移动，从而指示与重力有关的位移变化。 另一种加速度计的技术为热对流技术，具有几个明显的优势。它没有移动部件，而是通过一个“热气团”的位移来感知的运动变化。这类传感器灵敏度较高，在稳定车载摄像机、电影制作等应用起着至关重要的作用。通过控制上下运动和防振功能，制片人就能够非常顺利的捕获画面。此外，由于这些传感器较其他产品有更好的抗震性，热对流MEMS传感器在无人机螺旋桨运动的抗震性有着完美的表现。 惯性测量单元 惯性测量单元结合GPS是维持方向和飞行路径的关键。随着无人机智能化的发展，方向和路径控制是重要的空中交通管理规则。惯性测量单元采用的多轴磁传感器，在本质上都是精准度极高的小型指南针，通过感知方向将数据传输至中央处理器，从而指示方向和速度。 倾角传感器 倾角传感器，集成了陀螺仪和加速度计为飞行控制系统提供保持水平飞行的数据。这是在易碎品运输和投递过程中最重要的稳定性监测应用程序。这类传感器和陀螺仪，结合加速度计，能够测量到细微的运动变化，使得倾角传感器能够应用于移动程序，如汽车或无人驾驶飞机的陀螺仪补偿。 电流传感器 在无人机，电能的消耗和使用非常重要，尤其是在电池供电的情况下。电流传感器可用于监测和优化电能消耗，确保无人机内部电池充电和电机故障检测系统的安全。电流传感器工作通过测量电流（双向），理想的情况下提供电气隔离，
VR-Sensor Technology 1. 引言 虚拟现实中使用了各种传感设备, 而且虚拟现实对传感器提出了更高的要求, 因此传感器技术是虚拟现实中的一项关键内容。虚拟现实中的传感设备主要包括两部分:一是用于人机交互而穿戴于操作者身上的立体头盔显示器、数据手套、数据衣等传感设备；另一是用于正确感知而设置在现实环境中的各种视觉、听觉、触觉、力觉等传感装置。 人机交互传感器技术：（1）操作者头部跟踪设备（2）操作者手部跟踪设备（3）操作者躯体跟踪设备（4）声音交互设备。 现实环境正确感知传感器技术：（1）三维视觉传感器（2）听觉传感器（3）触、力觉传感器。 详细介绍请见：[1]曾庆军, 黄惟一. 虚拟现实中的传感器技术[J]. 传感器与微系统, 1997, (1):1-4. 2. 技术标准 2.1 简要技术介绍 光纤传感器基本原理详见可见即PPT-optical fiber sensor 2.2 最新国内资讯 人民网宁波2015年4月7日电（方圆圆）记者7日从中国科学院宁波材料所获悉，该所于近日在虚拟现实视觉传感器的研发上取得突破，利用全景成像技术成功研制了“虚拟现实视觉传感器”，实现了国内在此领域内新的突破。 据介绍，“虚拟现实视觉传感器”是一个热门的新事物。通过它可以将周边360度的影像数据无缝且具有深度沉浸感的在虚拟现实设备中进行呈现。使用者通过虚拟现实眼镜等设备，将身临其境的体验到周边360度立体无死角的实时影像，如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 中科院宁波材料所该科研项目负责人肖江剑研究员说，虚拟现实视觉传感器由8个不同朝向的独立超清视频模组构成，在保证每秒15帧的绘制帧率下，成像分辨率可高达4000万像素。若在覆盖面积为100~400平米的室内，可提供近似裸眼的沉浸式感官体验。 “这将极大的丰富虚拟现实技术在体育直播、影视娱乐等典型领域的应用。”肖江剑说，例如在观看赛事直播时，用户通过虚拟现实设备，可以让目光始终跟随自己喜欢的明星球员，感受赛事现场的精彩纷呈，获得亲临现场的体验。
详解多旋翼飞行器上的传感器技术 导语：现在多旋翼飞行器市场火爆，诸多产品琳琅满目，价格千差万别。为了理解这些飞行器的区别，首先要理解这些飞行器上使用的传感器技术。 本文作者YY硕，来自大疆工程师。 2014年的六月，我在知乎“民用小型无人机的销售现状和前景怎么样？ - YY硕的回答”这个问题下面发布了一篇科普多旋翼飞行器技术的回答，在知乎上至今获得了889个赞同、近10万次浏览，并且被几十家媒体和公众号转发。2014年中正是多旋翼飞行器市场爆发前的风口，后来很多朋友告诉我说正是这篇文章吸引他们走入了多旋翼飞行器行业。 两年来，大疆精灵系列更新了两代，飞控技术更新了两代，智能导航技术从无到有，诸多新的软件和硬件产品陆续发布。同时我们也多了很多友商，现在多旋翼飞行器市场火爆，诸多产品琳琅满目，价格千差万别。为了理解这些飞行器的区别，首先要理解这些飞行器上使用的传感器技术。我觉得现在很有必要再发一篇科普文章，定义“智能导航”这个概念，顺便字里行间介绍一下两年来大疆在传感器技术方面的努力。 1. 飞行器的状态 客机、多旋翼飞行器等很多载人不载人的飞行器要想稳定飞行，首先最基础的问题是确定自己在空间中的位置和相关的状态。测量这些状态，就需要各种不同的传感器。 世界是三维的，飞行器的三维位置非常重要。比如民航客机飞行的时候，都是用GPS获得自己经度、纬度和高度三维位置。另外GPS还能用多普勒效应测量自己的三维速度。后来GPS民用之后，成本十几块钱的GPS接收机就可以让小型的设备，比如汽车、手机也接收到自己的三维位置和三维位置。 对多旋翼飞行器来说，只知道三维位置和三维速度还不够，因为多旋翼飞行器在空中飞行的时候，是通过调整自己的“姿态”来产生往某个方向的推力的。比如说往侧面飞实际上就是往侧面倾，根据一些物理学的原理，飞行器的一部分升力会推着飞行器往侧面移动。为了能够调整自己的姿态，就必须有办法测量自
解读无人机视觉计算技术 上周国外一个叫Percepto的无人机计算机视觉初创公司获得了百万美元的种子轮投资，投资方还非常有名，包括时代华纳的前CEORichardParsons，著名创投家、达拉斯小牛队老板MarkCuban，以及中国著名天使投资人等。 这家公司在3月份未获得投资前就已经在indiegogo上众筹，获得了Wired这种国外知名媒体的报道，赞美其为无人机赋予视觉自动跟踪拍摄，看到这样字眼记者马上想到了更早一些的Lily无人机，之前它的宣传片大伙的时候，有一幕镜头是它跟着滑雪的人追踪拍摄，所以说无人机视觉计算这个早就在国外有些苗头了，而且这些看似不经意不伟大的创新恰恰是中国创业者苦苦追求而缺失的东西。 但是真相往往来得很简单，单从无人机这个行当来说，外国棒子这么会创新，就是因为外国棒子天生比我们会玩，玩得时候稍不留神就出现惊天地泣鬼神的idea了，混迹科技行业多年的记者马上觉悟到，无人机计算视觉很有可能成为继无人机整机之后的下一波产业机会，就找到了国内的无人机视觉计算一枚创业者了解现在我们应该了解的信息。 怎么看无人机的视觉计算技术？ 简单地说，可以理解成用摄像头和传感器结合计算机模拟类似人眼和大脑的作用，来得到三维空间的距离，进而识别物体、判断物体的运动状态以及其它。 对于目前的无人机要做的来说，现在主要是距离感知，因为激光扫描仪的设备太贵太重，小型化、低成本的距离测量涉及到硬件传感器和软件算法的还好;另一类是目标检测的，包括检测、跟踪识别、导航和其它。大部分都是基于这两类的整合扩展。 国内无人机计算视觉到什么阶段了？ 据我所知的，国内无人机计算视觉这块，能够演示出很酷炫的技术效果能传播的很快，但总的来说还在一个从实验室到市场转化的阶段，大家都在找结合点，除了用图像结合机器学习这个稳定性相对比较高，其它蛮多方法在实际运用的时候还是存在局限性，比如光照、遮挡。
无人机知识简介 无人机的兴起是现代战争强调实时战场控制、情报收集及适时准确攻击的产物，也是人类不断追求“零伤亡人员”的战争理念不断发展的结果。从最早的无人靶机、无线遥控无人机、预编程无人机到最新的复合控制多用途无人机。无人机已经从最早的靶机发展到了集监视侦察、预警、评估、攻击、通信中继等多种功能于一身。从70年代的越战开始，到“沙漠风暴”、北约空袭南联盟、车臣战争、伊拉克战争、反恐战争，无人机正被各国军队越来越多的应用到各个局部战争的各种战场环境中。同时，各国军队也以不可相信的速度和热情在推动着无人机的研发、测试、生产及装备工作。美国国防部于05年8月份公布的《2005－2030无人驾驶飞机发展路线图》就是全景的展示了传统老牌军事强国对无人机系统（UAS）的热情和希望，根据规划，美军装备的无人机数量将在5～8年内增加500％以上，这是何等恐怖的发展速度。 为什么各国军方对无人机系统（UAS）如此的热衷，甚至希望有朝一日无人机系统能够取代有人驾驶飞机执行空中格斗等任务，我们可以先从无人机的特点和应用开始分析。 无人机，就是利用无线遥控或程序控制来执行特定航空任务的飞行器，有着有人驾驶飞机不可比拟的优点： 1、战场适应能力强 由于无人机不用受人的因素限制，因此在极端恶劣的战场环境下，如核生化威胁、长航时、高风险的战场中能够更好的完成任务并实现“零伤亡”的目标。例如在冷战时期，美军就大量利用“火蜂”无人机对我国等社会主义国家进行长航时的深入侦察；也可在敌占区上空进行充分的侦察甚至攻击动作。 2、战场生存能力强 由于无人机不用考虑飞行员的存在，因此在结构设计上就具有非常大的灵活性，在满足空气动力学的基础上有着丰富多样的结构。同时其体积相对较小，易于采用各类隐身措施提高防雷达、防红外、防目视能力。同时，由于无人机不用估计飞行员的过载承受能力，因此在战场上可以作出各类超机动动作来进行战场规避和突防，也间接的增强了其战场生存能力。同时，无人机的起飞/着陆方式多样，除超大型/大型无人机外，都可以采取各种方式进行发射和回收（包括空中发射/空中回收），对战地机场的依赖极少。 3、低成本，高效费比 无人机的低成本体现在两个方面：一是制造成本低，最贵的全球鹰的价格也比不上一架F16，更不用说和F22比了，就是由于无人机减少了各种生命维持系统。二是维护/使用成本低，无人机的控制员最快只要48小时的训练就可以执行任务了，而对应的飞行员那没有几百万是出不来的。高效费比的体现就在于目前无人机已经能够完成大量有人驾驶飞机能执行的任务了，而且低成本的优势可以使无人机专业化做的很高，避免了多用途带来的成本增加。 4、配置灵活，任务多元化
无人机各模块详解与技术分析 如今无人机成为了展会最大的热点之一，大疆（DJI）、Parrot、3D Robotics、AirDog 等知名无人机公司都有展示他们的最新产品。甚至是英特尔、高通的展位上展出了通信功能强大、能够自动避开障碍物的飞行器。无人机在2015年已经迅速地成为现象级的热门产品，甚至我们之前都没有来得及细细研究它。与固定翼无人机相比，多轴飞行器的飞行更加稳定，能在空中悬停。主机的硬件结构及标准的遥控器的结构图如下图。 四轴飞行器系统解析图
遥控器系统解析图 以上只是标准产品的解剖图，有些更加高级的如针对航模发烧友和航拍用户们的无人机系统，还会要求有云台、摄像头、视频传输系统以及视频接收等更多模块。飞控的大脑：微控制器 在四轴飞行器的飞控主板上，需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留，只要能够接收到遥控器发送过来的指令，控制四个马达带动桨翼，基本上就可以实现飞行或悬停的功能。意法半导体高级市场工程师介绍，无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。 新唐的MCU负责人表示：多轴飞行器由遥控，飞控，动力系统，航拍等不同模块构成，根据不同等级产品的需求，会采用到不同CPU内核。例如小四轴的飞行主控，因功能单纯，体积小，必须同时整合遥控接收，飞行控制及动力驱动功能；中高阶多轴飞行器则采用内建DSP 及浮点运算单元的，负责飞行主控功能，驱动无刷电机的电调（ESC）板则采用MINI5(＄1.0889)系列设计。低阶遥控器使用SOP20 封装的4T 8051 N79E814；中高阶遥控器则采用Cortex-M0 M051系列。另外，内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则应用于2.4G 及5.8G的航拍系统。 在飞控主板上，目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。由于对于飞行控制方面主要都是浮点运算，简单的ARM Cortex-M4内核32位MCU都可以很
浅析多旋翼无人机的传感器技术 1. 飞行器的状态 客机、多旋翼飞行器等很多载人不载人的飞行器要想稳定飞行，首先最基础的问题是确定自己在空间中的位置和相关的状态。测量这些状态，就需要各种不同的传感器。 世界是三维的，飞行器的三维位置非常重要。比如民航客机飞行的时候，都是用GPS获得自己经度、纬度和高度三维位置。另外GPS还能用多普勒效应测量自己的三维速度。后来GPS民用之后，成本十几块钱的GPS接收机就可以让小型的设备，比如汽车、手机也接收到自己的三维位置和三维速度。 对多旋翼飞行器来说，只知道三维位置和三维速度还不够，因为多旋翼飞行器在空中飞行的时候，是通过调整自己的“姿态”来产生往某个方向的推力的。比如说往侧面飞实际上就是往侧面倾，根据一些物理学的原理，飞行器的一部分升力会推着飞行器往侧面移动。为了能够调整自己的姿态，就必须有办法测量自己的姿态。姿态用三个角度表示，因此也是三维的。与三维位置、三维角度相对应的物理量是三维速度、三维加速度和三维角速度，一共是十五个需要测量的状态。 这十五个状态都对多旋翼飞行器保持稳定飞行有至关重要的作用。拿“悬停”这件看起来是多旋翼飞行器最基本的能力来说，实际上飞行器的控制器在背后做了一系列“串级控制”：在知道自己三维位置的基础上，控制自己的位置始终锁定在悬停位置，这里的控制量是一个目标的悬停速度，当飞行器的位置等于悬停位置时，这个目标悬停速度为0，当飞行器的位置偏离了悬停位置时，飞行器就需要产生一个让自己趋向悬停位置的速度，也就是一个不为零的目标悬停速度；飞行器要想控制自己产生目标悬停速度，就需要根据自己当前的三维速度，产生一个目标加速度；为了实现这个目标加速度，飞机需要知道自己的三维角度，进而调整自己的姿态；为了调整自己的姿态，就需要知道自己的三维角速度，进而调整电机的转速。 读者可能会想哇为什么这么复杂。其实我们身边的许多工程产品都在简单的表现背后藏着
1.无人机传感器简介 由于Pixhawk飞控已经内置了传感器，PX4自驾仪完全可以在飞控没有任何外部传感器的情况下完成对无人机的飞行控制。 Pixhawk飞控内置了三轴陀螺仪+三轴加速度计+三轴磁力计+气压计传感器（气压计被用于获取无人机高度信息）。 强烈建议在机上安装GPS来释放飞行器的全部潜力，并且安装GPS后无人机可以在全自动模式下完成任务。 对于大部分的固定翼飞行器而言，空速器是必须配备的。 ?GPS/COMPASS 由于Pixhawk内置的磁力计非常靠近其他的电子器件，所以它很容易受到电磁干扰。为了减小这种干扰，通常可在飞控上再外接一个磁力计，并且尽量将该磁力计远离飞行器上其他电子器件。 空速传感器对于大部分的固定翼无人机及垂直起降无人机而言都是必须配备的。空速传感器之所以如此重要，是因为除了空速计外PX4自驾仪没有其他的手段来检测失速。推荐使用数字空速传感器。 ?空速计 2.无人机测距 随着时间的推移，市场上出现了越来越多廉价的激光雷达测距仪。 这些传感器通常被用于在无人机降落的最后阶段进行高度精准测量，也可以被用于无人机避障。
PulsedLight发布了型号为Lidar-Lite2激光雷达测距仪，这款很经济的测量设备被广泛运用在无人机等各种应用场景。它可以测量距离、速度和从0到40米距离内的合作及非合作目标的信号强度。与同类发射单一光束的测距传感器相比，该设备性能较好。 ?Lidar-Lite2 3.无人机定位 在飞控外接了GPS模块，且GPS信号良好的情况下，无人机可以融合GPS信号信息进行定位。 但在没有GPS信号的的情况下，通常光流传感器被用来作为定位设备。 ?PX4FLOW 集成了声呐传感器的光流智能摄像头可以进行运动跟踪。声呐和摄像头的信息被送到Pixhawk飞控进行数据融合以实现定位功能。