四轴飞行器常见名词解释,你要知道的都在这里了

四轴（多轴）飞行器概述一、简介四轴（多轴）飞行器也叫四旋翼（多旋翼）飞行器它有四个（多个）螺旋桨，四轴（多轴）飞行器也是飞行器中结构最简单的飞行器了。

前后左右各一个，其中位于中心的主控板接收来自于遥控发射机的控制信号，在收到操作者的控制后通过数字的控制总线去控制四个电调，电调再把控制命令转化为电机的转速，以达到操作者的控制要求，前后马达是顺时针转动，需要安装反桨，左右马达是逆时针转动，需要安装正桨，机械结构上只需保持重量分布的均匀，四电机保持在一个水平线上，可以说结构非常简单，做四轴的目的也是为了用电子控制把机械结构变得尽可能的简单。

二、控制原理四轴飞行器的控制原理就是，当没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以一样的转速转动，在螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴就会向上升，在拉力与重量相等时，四轴就可以在空中悬停。

在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外力的影响从而保持水平，同样其它几个方向受到外力时四轴也是可以通过这种动作保持水平的，当需要控制四轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样，四轴就会向前倾斜，也相应的向前飞行，同样，需要向后、向左、向右飞行也是通过这样的控制就可以使四轴往我们想要控制的方向飞行了，当我们要控制四轴的机头方向向顺时针转动时，四轴同时加快左右马达的转速，并同时降低前后马达的转速，因为左右马达是逆时针转动的，而左右马达的转速是一样，所以左右是保持平衡的，而前后马达是顺时针转动的，但前后马达的转速也是一样的，所以前后左右都是可以保持平衡，飞行高度也是可以保持的，但是逆时针转动的力比顺时针就大，所以机身会向反方向转动，从而达到控制机头的方向。

这也是为什么要使用两个反桨，两个正桨的原因。

三、电调我们平时用的商品电调是通过接收机上的油门通道进行控制的，这个接收机出来的控制信号一般都是20mS 间隔的PPM脉宽控制信号，而四轴为了提高响应的速度，需要控制命令的间隔更短-比如说5mS，所以就需要特殊的电调而不能用普通的商品电调，但是为什么要使用I2C总线跟电调连接呢，这个跟电路设计以及软件编写等有关，I2C总线在硬件连接上可以多个设备直接并连在总线上，它有相应的传输机制保证主机与各个从机之前顺畅沟通，这样连接就比较的方便，所以四个电调的控制线是并接在一起连到主控板上就可以了，这个也跟我们选用的芯片相关，很多单片机都有集成I2C总线的，软件设计起来也得心应手。

四轴总结1. 什么是四轴飞行器？四轴飞行器是一种无人机，由四个电动马达驱动四个螺旋桨提供升力，实现飞行控制。

它是最简单、最常见的多旋翼飞行器类型之一。

2. 四轴结构四轴飞行器主要由以下几个组件构成：•机身框架（Frame）：通常是由轻质材料如碳纤维或铝合金制成，提供了安装电子元件和电动马达的支撑框架。

•电动马达（Motor）：四个电动马达分别安装在飞行器的四个角落，用来驱动螺旋桨提供升力。

通常使用无刷电机，具有高功率输出和高效能的特点。

•螺旋桨（Propeller）：四个螺旋桨与电动马达相连接，通过旋转提供升力。

螺旋桨的旋转速度和推力控制着飞行器的姿态和高度。

•飞行控制器（Flight Controller）：飞行控制器是四轴飞行器的大脑，负责接收来自传感器的数据，并通过对电动马达的控制来实现飞行器的稳定飞行。

•电子速调（ESC）：电子速调连接电动马达和飞行控制器，将控制信号传输给电动马达并调节电动马达的转速。

•电池（Battery）：提供飞行器所需的电能。

电池的容量和电压决定了飞行器的续航时间和飞行能力。

•无线遥控器（RC Transmitter）：通过无线信号与飞行器进行通信，控制飞行器的起飞、降落、姿态控制等操作。

3. 四轴飞行原理四轴飞行器借助传感器和飞行控制器实现飞行。

基本的飞行原理如下：1.姿态感知：飞行控制器通过加速度计和陀螺仪感知飞行器的姿态。

加速度计测量飞行器的加速度，以及地心引力在飞行器上的分量，从而确定飞行器的姿态。

陀螺仪测量飞行器在各个轴上的旋转速度。

2.姿态控制：飞行控制器根据姿态感知的数据，计算并调整电动马达的转速，使得飞行器保持平衡。

通过调整转速，飞行控制器可以控制飞行器的俯仰、横滚和偏航。

3.高度控制：飞行控制器使用气压计或超声波等传感器感知飞行器的高度，并通过调节电动马达的转速来控制飞行器的升降。

通过增加或减少升力，飞行器可以上升或下降。

4.遥控操作：无线遥控器发送无线信号给飞行器，控制其飞行。

四轴飞行器运动控制系统设计班级：学号：姓名：XXX目录1.引言 (1)2.四轴飞行器的飞行原理 (1)2.1四旋翼飞行器结构 (1)2.2运动状态 (2)2.3技术难点 (2)2.4飞行姿态 (3)3.飞行器控制系统结构 (6)3.1姿态测量系统 (7)3.2电机驱动模块 (7)3.3主控制模块 (8)3.4电机驱动模块 (8)3.5无线通信模块 (8)3.6电源模块 (8)4.硬件设计 (9)4.1 器件清单列表 (9)4.2 模块的介绍 (10)4.2.1上位机 (10)4.2.3 MPU6050模块 (12)4.2.4 STM32芯片 (13)4.2.5 电调 (13)4.2.6 无刷电机 (14)5.控制部分 (14)5.1 姿态控制系统功能 (15)5.2姿态解算 (16)5.3 PID控制 (16)6 .设计总结 (17)1.引言四轴飞行器是一种多轴飞行器，有四个旋翼来悬停、维持姿态及平飞。

和固定翼飞机不同，它通过旋翼提供的推力使飞机升空。

它的四个旋翼大小相同，分布位置接近对称。

对于简单的设计来说，仅仅通过调整不同旋翼之间的相对速度来调节不同位置的推力，并克服每个旋翼之间的反扭力矩，就可以控制飞机维持姿态、或完成各种机动飞行。

这一点和直升机不同，常见的直升机有两个旋翼，尾桨只起到抵消主旋翼产生的扭矩，控制飞机偏航运动的功能。

早期飞机设计中，四轴飞行器被用来解决旋翼机的扭矩问题。

主副旋翼的设计也可以解决扭矩问题，但副旋翼不能提供升力，效率低。

且使用尾桨的设计在结构上比使用多旋翼要复杂很多。

因此四轴飞行器是最早的一批比空气重的垂直起降飞行器。

但是早期的型号性能很差，难于操控和大型化。

尤其是油门的控制难以做到精确和迅速。

更加上传统的直升机构型在巡航时的效率要优于四轴飞行器。

故此在直升机的技术问题得以解决后，四轴飞行器迅速从飞行器设计方式中销声匿迹了。

近来四轴飞行器在无人机领域获得了新生。

使用电传飞行控制系统以及油门响应速度迅速的电动机作为动力系统，克服了四轴飞行器的主要缺点。

四轴飞行器知识什么是四轴飞行器？四轴飞行器也叫四旋翼飞行器。

通俗点说就是拥有四个独立动力旋翼的飞行器，有四个旋翼来悬停、维持姿态及平飞。

四轴飞行器是多轴飞行器其中的一种，常见的多轴飞行器有两轴，三轴，四轴，六轴，八轴或者更多轴。

四轴飞行器飞行原理重心的距离相等, 当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的平衡, 四轴不会向任何一个四轴飞行器有四个电机呈十字形排列,驱动四片桨旋转产生推力; 四个电机轴距几何中方向倾转; 而四个电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡,保证了四轴航向的稳定. 此飞行控制板规定四轴电机的排布方式相对应。

1,4号电机顺时针方向旋转, 2,3号电机逆时针方向旋转. 四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴横向、纵向、竖直方向和偏航方向上的运动: 当四轴需要向前方运动时, 2,3号电机保持转速不变, 1号电机转速下降, 4号电机转速上升, 此时4号电机产生的升力大于1号电机的升力, 四轴就会沿几何中心向前倾转,桨叶升力沿纵向的分力驱动四轴向前运动. 当四轴要转向左转向时, 1,4号电机转速上升, 2,3号电机转速下降, 使向左的反扭距大于向右的反扭矩, 四轴在反扭距的作用下向左旋转.四个桨产生的推力, 超过或者低于四轴本身重力的时候能够实现竖直方向上升与下降的运动, 当桨的升力与四轴本身的重力相等的时候即实现悬停。

其他方式的运动原理与以上过程类似. 四轴飞行原理虽然简单, 但实现起来还需很多工作要做.四轴飞行器需要的零件无刷电机（4个）、电子调速器（简称电调，4个，）、螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）、飞行控制板（常见有瑞伯达、KK等品牌）、电池（11.1v航模动力电池）、遥控器（最低四通道遥控器）、机架（非必选）、充电器(尽量选择平衡充电器)怎样知道是否能正常起飞？一切准备完毕，怎么知道可以试飞了呢，我个人建议为了避免匆忙上马，秒炸。

先拿手上试飞比较好，但要注意离身体距离。

四轴飞行器DIY入门篇一：主要部件介绍及选购为啥要玩四轴呢？第一是四轴DIY的门槛近些年一路走低，各式各样的飞控层出不穷（这里要感谢那些Do飞控的大神们！），不必花费太多就能拥有一架四轴飞行器；第二就是咱能飞的空间越来越萎缩，想方便的在市内去飞固定翼实在是难找地方，四轴无需太大的场地就能爽飞。

什么是四轴飞行器？通俗点说就是拥有四个独立动力旋翼的飞行器，四轴飞行器是多轴飞行器其中的一种，常见的多轴飞行器有两轴，三轴，四轴，六轴，八轴。

四轴飞行原理为什么四轴能飞起来？没有机翼，升降舵，方向舵，他怎么控制升降/方向？飞行器的主要飞行动作有垂直（升降）运动，俯仰运动，前后运动，横滚运动，侧向运动，偏航运动：垂直（升降）运动最好理解，就是油门控制，推油门上升，拉油门降低，所有升力来自旋翼。

仰俯运动，在固定翼中是靠推拉升降舵来实现，四轴则是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，如下图所示：1号电机提速，3号电机降速，四轴延X轴方向仰起。

并且，仰俯运动的同时，四轴也会做前后运动，四轴发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。

向后飞行与向前飞行正好相反而已。

横滚运动，在固定翼中是靠控制副翼来实现，四轴则也是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，和仰俯运动控制方式一样，只是作用的电机不同而已，如下图所示：4号电机提速，2号电机降速，四轴延Y轴方向翻滚。

并且，小幅度的横滚运动，会导致四轴做侧向运动。

偏航运动，在固定翼中是靠控制方向舵来实现，四轴则是通过反扭力来实现。

旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭力，为了克服反扭力影响，四个旋翼，两个正转，两个反转，且对角线上的来自4各个旋翼转动方向相同；反扭力的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭力相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭力会引起四旋翼飞行器水平转动，从而实现偏航运动，入下图所示：1,3号电机转速提高，2,4号电机转速降低，四轴就会水平旋转起来，由于总体的升力不变，所以不会导致四轴上升/下降。

四轴飞行器的基本相关知识：四轴，顾名思义就是有四根轴的飞行器，它可以垂直起降，但与直升机又大不相同，是这几年来迅速兴起的一种飞行器本教程制作的是轴距550mm的1kg级别四轴飞行器，可以满足航拍（平民级别）等一系列需求，载重余量较大，扩展性也高。

组成部分：无刷电机*4无刷电调*4飞控板*1电池遥控器四轴机架名词解释：无刷电机：指航模用的三相交流无刷电机，低端品牌有新西达，好一点的有朗宇等；在这里我们选择2212级别kv850-1050之间的无刷电机（想知道具体是什么样的电机？TB一下“2212 kv1000”）很多人会问为什么不用直流电机？第一马力不够；第二自重太大；第三寿命太短；第四转速太高；第五效率低下；第六实践证明直流电机不适合做四轴动力。

不要和我说空心杯，那是玩具四轴用的。

无刷电调：即输出三相交变电流的电子调速器因为我们用电池供电，输出的是直流，需要经电子调速器（简称电调）转换成三相交流电。

同时电子调速器可以接受遥控信号从而调整电机转速。

这里我们选用20A ~30A 的电调，同样也有低端电调比如新西达，建议入门的话采用好盈20A电调。

（想了解更多有关电调？TB一下“无刷电调20A”）继续刚才的名词解释：飞控板：即飞行控制板，是飞行器的灵魂！！飞控板的基本功能就是协调四个电机的转速，比如要悬停，它就不停修正各个电机转速达到悬停，此时你不需要手动修正就可以问问地悬停了（我们称为自稳模式）；要前进，则四轴后方的电机转速增加，四轴被“顶”向前；后退，左移，右移同理；要旋转，则通过调整对角两个电机转速实现，这个以后再说。

一般飞控板除了自稳之外，还各自支持不同功能，如航拍云台控制、led夜航灯、gps模块等。

入门可以选择玉兔飞控、mmc10(FF)飞控等，价格便宜，也相对容易调试。

友情提醒：千万不要贪便宜去买KK飞控，你会后悔死的；也不要买MWC！！图为玉兔飞控接下来讲讲电池。

我们用锂聚合物电池，而且是大容量锂聚合物，而且是20倍放电电池，而且是三片电芯串联，也就是3.7*3=11.1V电压！哪里去买到这样的电池，还要自己串联？淘宝已经给你准备好了。

【概述】1、diy四轴需要准备什么零件无刷电机（4个）电子调速器（简称电调，4个，常见有好盈、中特威、新西达等品牌）螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）飞行控制板（常见有KK、FF、玉兔等品牌）电池（11.1v航模动力电池）遥控器（最低四通道遥控器）机架（非必选）充电器(尽量选择平衡充电器)2、四轴零件之间的接线与简单说明4个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连1一起），并接到电池的正负极上；电调3根黑色的电机控制线，连接电机；电调有个BEC输出，用于输出5v的电压，给飞行控制板供电，和接收飞行控制板的控制信号；遥控接收器连接在飞行控制器上，输出遥控信号，并同时从飞行控制板上得到5v供电；【基本原理与名词解释】1、遥控器篇什么是通道？通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是1个通道。

但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、旋转所以最低得4通道遥控器。

如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。

什么是日本手、美国手？遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高、力量大。

反之同理。

判断遥控器的油门很简单，遥控器2个摇杆当中，上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。

2、飞行控制板篇一般简称飞控就是这个东西了。

飞控的用途？如果没有飞控板，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡乱翻滚，根本无法飞行，飞控板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。

什么是x模式和+模式？购买飞控的时候老板都要问这个问题，刷买什么模式的，以上就是区别。

X模式要难飞一点，但动作更灵活。

四轴飞行器姓名：冯毅专业：自动化学号：13061315姓名：专业：学号：姓名：专业：学号摘要四轴飞行器作为低空低成本的遥感平台，在各个领域应用广泛。

相比其他类型的飞行器，四轴飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。

可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。

能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。

在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。

工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行安全任务检查与搜救工作，能够对执行区域进行航拍和成图等。

本文主要介绍四轴飞行器的一些原理，以及在领域的应用。

目录1.引言 (2)2.四轴飞行器的国内外情况 (2)2.1.四轴飞行器的主要生产公司 (3)3.飞行器的结构特性 (4)3.1.飞行器的构成 (4)3.1.1.硬件构成 (5)3.1.2.机械构成 (5)3.1.3.电气构成 (5)4.四轴飞行器的运动原理 (5)5.四轴飞行器的应用 (9)5.1.Dronenet应用 (10)5.2.Follow Me Box 的应用 (10)6.附录 (11)1.引言四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。

随着MEMS传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及，四轴飞行器成为航模界的新锐力量。

到今天，四轴飞行器已经应用到各个领域，如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等，已经成为重要的遥感平台。

以农业调查为例，传统的调查方式为到现场抽样调查或用航空航天遥感。

抽样的方式工作量大，而且准确性受主观因素影响；而遥感的方式可以大范围同时调查，时效性和准确性都有保证，但只能得到大型作物的宏观的指标，而且成本很高。

不连续的地块、小种作物等很难用上遥感调查。

因此，低空低成本遥感技术显得相当重要，而四轴飞行器正符合低空低成本遥感平台的要求。

四轴飞行器原理教程解读四轴飞行器由四个关节相互垂直的旋翼组成，每个旋翼上有一个电动机、一个螺旋桨。

四个电动机带动四个螺旋桨快速旋转，产生升力，从而使飞行器能够离地飞行。

同时，通过改变四个电动机的转速差异，可以实现左右、前后、上下的控制。

四轴飞行器的稳定性主要依赖于飞行控制系统。

飞行控制系统由传感器、控制器、执行器组成。

传感器用于感知姿态信息，常见的有陀螺仪、加速度计、罗盘等。

陀螺仪用来测量飞行器的角速度，加速度计用来测量飞行器的线加速度，罗盘用来测量飞行器的航向角。

控制器根据传感器的反馈信号，计算出飞行器的姿态，并根据用户的指令对电机进行控制。

执行器是指四个电动机，它们根据控制器发送的指令，调整旋翼的转速，从而实现飞行器的平稳飞行。

在飞行过程中，四轴飞行器需要实时调整姿态来保持平衡。

当用户发送飞行指令时，控制器会根据指令调整旋翼的转速，使得飞行器能够向前、向后、向左、向右平稳移动。

当飞行器发生姿态偏差时，控制器会根据传感器的反馈信号计算出姿态偏差，并通过调整旋翼的转速来调整姿态，使飞行器回到平衡状态。

在飞行器悬停过程中，四个旋翼的升力之和等于飞行器的重力，这样才能保持悬停状态。

当用户发送悬停指令时，控制器会根据传感器的反馈信号计算出飞行器的姿态，然后调整旋翼的转速，使得飞行器能够悬停在空中。

此外，四轴飞行器还可以通过改变旋翼的转速差异实现翻滚、翻转、盘旋等动作。

当用户发送相应指令时，控制器会根据传感器的反馈信号计算出姿态调整量，并调整旋翼的转速，使飞行器能够实现各种动作。

综上所述，四轴飞行器的原理是通过四个电动机带动螺旋桨产生升力，通过传感器感知姿态信息，通过控制器计算姿态调整量，再通过调整电机转速来实现飞行器的平衡飞行、悬停和各种动作。

四轴飞行器的原理比较复杂，需要了解飞行控制系统、传感器、控制器、执行器等相关知识，才能更好地掌握四轴飞行器的飞行原理。

四轴飞行器介绍四轴飞行器（四旋翼飞行器）也称为四旋翼直升机，是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。

四轴飞行器结构：四旋翼平台呈十字形交叉，有四个独立电机驱动螺旋桨组成。

当飞行器工作时，平台中心对角的螺旋桨转向相同，相邻的螺旋桨转向相反同时增加减少四个螺旋桨的速度，飞行器就垂直上下运动；相反的改变中心对角的螺旋桨速度，可以产生滚动、俯仰等运动。

四旋翼飞行器的控制系统分为两个部分：飞行控制系统和无刷直流电机调速系统。

飞行控制系统通过IMU惯性测量单位（由陀螺传感器和加速度传感器组成）检测飞行姿态，通过无线通讯模块与地面遥控器通信。

4个无刷直流电机调速系统通过I²C总线与飞行控制器通信，通过改变4个无刷直流电机的转速来改变飞行姿态。

四轴飞行器作为一种飞行稳定、能任意角度灵活移动的飞行器，在没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以同样的转速转动，当螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴飞行器就会向上升；在拉力与重量相等时，四轴飞行器就可以在空中悬停；在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外力的影响从而保持水平，同样其他几个方向受到外力时四轴也可以通过这种动作保持水平.当需要控制四轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样四轴就会向前倾斜，也相应地向前飞行.同理，其他的飞行姿态也可实现。

四轴飞行器是微型飞行器的其中一种，也是一种智能机器人。

是最初是由航空模型爱好者自制成功，后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极参于研制。

它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行，它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用的无人驾驶飞行器一样能够携带一定的任务载荷，具备自主导航飞行能力。

在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。

瑞伯达四轴飞行器。

RBD坚持创新, 以技术和产品为核心，通过完美的产品带来前所未有的飞行体验。

四轴飞行器简介四轴飞行器，也称四旋翼飞行器，曾经被作为初期飞机的模型开发，但由于体积、重量和控制的诸多原因所废弃。

而最终，凭借现在电子技术的发展重新在小型飞行器中大显身手。

四轴飞行器也是飞行器中结构最简单的飞行器了。

前后左右各一个，其中位于中心的主控板接收来自于遥控发射机的控制信号，在收到操作者的控制后通过数字的控制总线去控制四个电调，电调再把控制命令转化为电机的转速，以达到操作者的控制要求，前后马达是顺时针转动，需要安装反桨，左右马达是逆时针转动，需要安装正桨，机械结构上只需保持重量分布的均匀，四电机保持在一个水平线上，可以说结构非常简单，做四轴的目的也是为了用电子控制把机械结构变得尽可能的简单。

由于其采用电子控制，不是油动力控制，所以其质量稳定。

又因为器小巧的外形和简单的操作，赢得个各个相关行业的关注。

相较与以前的航模，如固定翼和直升机模型，四轴飞行器更为便宜、入手快、安装方便、操作简单。

四轴飞行器全电力控制，所以只要电池不坏就可以重复充电使用，比油动力的更省开销。

由于以上特点，四轴飞行器的应用也更为广阔。

瑞伯达生产并提供各行业无人机应用的解决方案。

对于普通大众，顺手玩弄四轴飞行器可以飞出各种花样，炫耀出你神一般的操作；对于专业航拍，只需搭载不错的云台，即可实现完美航拍效果；对于军方，美国军方已经开始介入四轴飞行器的研究；而各种科幻电视剧和电影。

也用到了飞行器的拍摄。

所以说，四轴飞行潜力巨大。

因为四轴飞行器体积小、重量轻、携带方便。

能以易进入人不易进入的各种恶劣环境。

常用来制作模型，也用作执行航拍电影取景、实时监控、地形勘探等多行业。

随着科技的发展，四轴飞行器也将应用于越来越多的行业中去。

四轴飞行器必备知识•接收陀螺仪，保持平衡•测量三轴加速度数据•测量大气压力，用于高度控制•接收数字罗盘信号•测量电池电压•接收R/C 信号•处理传感器数据以及计算真实角位置•驱动四个无刷电机卡尔曼滤波器(Kalman Filter )1．什么是卡尔曼滤波器(Kalman Filter )在学习卡尔曼滤波器之前，首先看看为什么叫“卡尔曼”。

跟其他著名的理论（例如傅立叶变换，泰勒级数等等）一样，卡尔曼也是一个人的名字，而跟他们不同的是，他是个现代人！卡尔曼全名Rudolf Emil Kalman，匈牙利数学家，1930年出生于匈牙利首都布达佩斯。

1953，1954年于麻省理工学院分别获得电机工程学士及硕士学位。

1957年于哥伦比亚大学获得博士学位。

我们现在要学习的卡尔曼滤波器，正是源于他的博士论文和1960年发表的论文《A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems》(线性滤波与预测问题的新方法)。

简单来说，卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm（最优化自回归数据处理算法）”。

对于解决很大部分的问题，他是最优，效率最高甚至是最有用的。

他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。

近年来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。

2．卡尔曼滤波器的介绍为了可以更加容易的理解卡尔曼滤波器，这里会应用形象的描述方法来讲解，而不是像大多数参考书那样罗列一大堆的数学公式和数学符号。

但是，他的5条公式是其核心内容。

结合现代的计算机，其实卡尔曼的程序相当的简单，只要你理解了他的那5条公式。

在介绍他的5条公式之前，先让我们来根据下面的例子一步一步的探索。

3. 卡尔曼滤波器算法的实现原理在这一部分，我们就来描述源于DrKalman的卡尔曼滤波器。

网上找地，自己稍微整理地一下：、遥控器篇什么是通道？通道就是可以遥控器控制地动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是个通道.但四轴在控制过程中需要控制地动作路数有：上下、左右、前后、旋转所以最低得通道遥控器.如果想以后玩航拍这些就需要更多通道地遥控器了.什么是日本手、美国手？遥控器上油门地位置在右边是日本手、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高、力量大.反之同理.判断遥控器地油门很简单，遥控器个摇杆当中，上下板动后不自动回到中间地那个就是油门摇杆.文档来自于网络搜索、飞行控制板篇飞控地用途？四轴飞行器相对于常规航模来说，最最复杂地就是电子部分了.之所以能飞行得很稳定，全靠电子控制部分对四轴飞行状态进行快速调整.在常规固定翼飞机上，陀螺仪并非常用器件，在相对操控难度大点地直机上，如果不做自动稳定系统，也只是锁尾才用到陀螺仪.四轴飞行器与其不同地地方是必须配备陀螺仪，这是最基本要求，不然无法飞行，更谈不上飞稳了.不但要有，还得是轴向(、、)都得有，这是四轴飞行器地机械结构、动力组成特性决定地.在此基础上再辅以轴加速度传感器，这个自由度，就组成了飞行姿态稳定地基本部分，也是关键核心部分惯性导航模块，简称.飞行中地姿态感测全靠这个了，可见它是整架模型地核心部件.文档来自于网络搜索什么是模式和模式？说白了就是飞行器正对着你本人地时候是呈现形状还是形状，之前有介绍过四轴原理地，前进地时候后面加速前面减速两侧不变那个是针对模式地，而如果是模式地话，前进就需要后面两个同时加速，前面两个同时减速了.据说模式地稳定性比模式地稳定性要高点.注意：考虑到飞控板上地陀螺仪安装地是固定地，所以，模式不同地话飞控板地安装方向也是不同地.文档来自于网络搜索、电调篇为什么需要电调？电调地作用就是将飞控板地控制信号，转变为电流地大小，以控制电机地转速.四轴飞行器四个桨转动时地离心力是分散地.不象直机地桨，只有一个能产生集中地离心力形成陀螺性质地惯性离心力，保持机身不容易很快地侧翻掉.所以通常用到地舵机控制信号更新频率很低.四轴为了能够快速反应，以应对姿态变化引起地飘移，需要高反应速度地电调，常规电调地更新速度只有左右，满足不了这种控制所需要地速度，且电调内置稳速控制，能对常规航模提供顺滑地转速变化特性，用在四轴上就不合适了，四轴需要地是快速反应地电机转速变化.用高速专用电调，总线接口传送控制信号，可达到每秒几百上千次地电机转速变化，在四轴飞行时，姿态时刻能够保持稳定.即使受到外力突然冲击，依旧安然无恙.文档来自于网络搜索买多大地电调？电调都会标上多少，如，这个数字就是电调能够提供地电流.大电流地电调可以兼容用在小电流地地方.小电流电调不能超标使用.根据我简单测试，常见新西达加浆最大电机电流有可能达到了，为了保险起见，建议这样配置用或电调，说买大一点，以后还可以用到其他地方去.电调编程什么意思？首先要说明电调是有很多功能模式地，选择这个功能就是对电调编程.编程地途径可以直接将电调连接至遥控接收机地油门输出通道（通常是通道），按说明书，在遥控器上通过搬动摇杆进行设置，这个方法比较麻烦，但节约.另外，还可以通过厂家地编程卡来进行设置（需要单独购买），方法简单，无需接遥控器.为了保险，一定要将购买地电调设置一致，否则容易难于控制.如：电调地启动模式不一样，那么有些都转很快了，有些还很慢，这就有问题了.注：通过遥控器进行设置电调，一定要接上电机，因为说明书上说地“滴滴”类地声音，是通过电机发出来地.我开始就是因为没有接电机，还疑惑怎么没声音，以为坏了.文档来自于网络搜索电调一般放到浆下面，方便散热.. 无刷电机与螺旋桨篇电机分为有刷电机和无刷电机，不要买错了，无刷是四轴地主流.它力气大，耐用.电机地型号含义？经常看人说什么电机，电机等等，到底是什么意思呢？这其实电机地尺寸.不管什么牌子地电机，具体都要对应位这类数字，其中前面位是电机转子地直径，后面位是电机转子地高度.注意，不是外壳哦.简单来说，前面位越大，电机越肥，后面位越大，电机越高. 又高又大地电机，功率就更大，适合做大四轴. 通常电机是最常见地配置了.文档来自于网络搜索什么是电机值？每个无刷电机都会标多少值，这个是外加电压对应地每分钟空转转速，例如：电机，外加电压，电机空转时每分钟转转，外加电压，电机空转就转了.文档来自于网络搜索桨地型号含义？同电机类似，桨也有啥这些位数字，前面位代表桨地直径（单位：英寸英寸米）后面位是桨地角度.什么是正反桨，为什么需要它？四轴飞行为了抵消螺旋桨地自旋，相隔地桨旋转方向是不一样地，所以需要正反桨.正反桨地风都向下吹.适合顺时针旋转地叫正浆、适合逆时针旋转地是反浆.安装地时候，一定记得无论正反桨，有字地一面是向上地（桨叶圆润地一面要和电机旋转方向一致）.电机与螺旋桨地搭配螺旋桨越大，升力就越大，但对应需要更大地力量来驱动；螺旋桨转速越高，升力越大；电机地越小，转动力量就越大；综上所述，大螺旋桨就需要用低电机，小螺旋桨就需要高电机（因为需要用转速来弥补升力不足）如果高带大桨，力量不够，那么就很困难，实际还是低俗运转，电机和电调很容易烧掉.如果低带小桨，完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞.例如：常用电机，配寸左右地桨.文档来自于网络搜索. 电池和充电器篇为什么要选锂电池？同样电池容量锂电最轻，起飞效率最高.电池地多少时什么意思？表示电池容量，如电池，如果以放电，可持续放电小时.如果以放电，可以持续放电小时.文档来自于网络搜索电池后面地，，什么意思？代表锂电池地节数，锂电池节标准电压为，那么电池，就是代表有个电池在里面，电压为.文档来自于网络搜索电池后面多少是什么意思？代表电池放电能力，这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别，动力锂电池需要很大电流放电，这个放电能力就是来表示地.如电池标准为，那么用，得出电池可以以地电流强度放电.这很重要，如果用低地电池，大电流放电，电池会迅速损坏，甚至自燃.文档来自于网络搜索多少快充是什么意思？这个与上面地一样，只是将放电变成了充电，如电池，快充，就代表可以用地电流来充电.所以千万不要图快冒然用大电流，超过规定参数充电，电池很容易损坏.文档来自于网络搜索怎么配电池？这与选择地电机、螺旋桨，想要地飞行时间相关.容量越大，越高，越多，电池越重；基本原理是用大桨，因为整体搭配下来功率高，自身升力大，为了保证可玩时间，可选高容量，高，以上电池.最低建议，，.小四轴，因为自身升力有限，整体功率也不高，就可以考虑小容量，小，以下电池.（没玩过，不做建议）文档来自于网络搜索平衡充电什么意思？如电池，内部是个锂电池，因为制造工艺原因，没办法保证每个电池完全一致，充电放电特性都有差异，电池串联地情况下，就容易照常某些放电过度或充电过度，充电不饱满等，所以解决办法是分别对内部单节电池充电.动力锂电都有组线，组是输出线（根），组是单节锂电引出线（与数有关），充电时按说明书，都插入充电器内，就可以进行平衡充电了.文档来自于网络搜索. 机架篇机架地轴长短有没有规定？理论上讲，只要个螺旋桨不打架就可以了，但要考虑到，螺旋桨之间因为旋转产生地乱流互相影响，建议还是不要太近，否则影响效率. 这也是为什么四轴用叶螺旋桨比用叶螺旋桨多地原因之一（叶地还有个缺点，平衡不好做）.文档来自于网络搜索。

四轴飞行器常见问题四轴主要问题解释（1）串级PID如何判断姿态内环的参数整定效果？内环是角速度环，只有内环控制时候横滚和俯仰的控制效果和航向是一样的，摇杆回中飞机会立即保持当前姿态而不能保证水平飞行如果参数不合适出现的控制误差较大或者震荡，多数情况下是内环参数不合适。

（2）为什么飞机离地之后就偏？只要飞机没有翻掉或者摇摇晃晃起飞，那么都是正常的，离地就偏是因为只做了飞机的姿态闭环控制而没有做位置闭环控制，所以飞机只能稳住姿态而无法保持位置。

（3）飞机起飞之后会出现位置漂移？自己用手飞回来就行（4）怎样做到稳稳的定点悬停？这个问题非常复杂，这样的飞行效果归根结底是为了解决两个问题：更优的解算和更优的制。

更优解算：飞机的姿态位置测量都不会依赖于单一传感器，这样精度很差而且数据滞后严重，满足不了控制的需求。

为了得到低噪声，实时性好，精度高的姿态位置数据，我们会用两个或者多个传感器测量同一个物理量，怎么根据多个测量值得到更真实的测量值，问题就在于此。

办法有求平均，加权平均，最优权值加权平均。

卡尔曼的厉害之处就是找到了两个数据融合的最优权值这两个数据可以是你单一传感器的测量值和你根据经验一个步长的预测值，这就是我们说的卡尔曼数据融合。

然而卡尔曼滤波器理论上只能解决线性系统的状态估计，四轴飞行器是一个非线性实变系统。

直接使用卡尔曼融合出来的数据误差任仍然很大，（这个误差可以这么理解：卡尔曼滤波器对两个量进行融合，这两个量都符合正态分布，融合之后会得到一个均值间于这两个量之间的一个正态分布这个正态分布比前两个都瘦，也就是噪声变小，精度提高的结果，然后这估计出来的的正态分布又会和下一个新测量到的正态分布进行融合，又得到一个更瘦的。

这就是卡尔曼迭代和收敛的过程，使用EKF和UKF 的目的就是为了得到更瘦而且均值位置更准的正态分布，就是通过更好的算法得到误差更小的数据）更优控制：在得到飞机姿态位置数据之后就是控制了，首先想到的是PID控制器，缺点在微分放大噪声，积分导致滞后，本身是线性控制器，直接用误差进行反馈控制不是最优直接对P,I,D,线性加权和不是最优。

1、惯性测量单元IMU(InertialMeasurement Unit)姿态航向参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference System)地磁角速度重力MARG(Magnetic, Angular Rate, and Gravity)微机电系统MEMS(Micro Electrical Mechanical Systems)自由度维数DOF(Dimension Of Freedom)无人驾驶飞行器UAV(Unmanned Aerial Vehicle)扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)无损卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)惯性导航系统INS(Inertial Navigation System)全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)天文导航系统CNS(Celestial Navigation System)可垂直起降VTOL(Vertical Take-off and Landing)2、常见的导航系统：惯性导航、天文导航、卫星导航、路标导航、无线电导航、推算导航、组合导航。

3、有两个基本坐标系：“地理”坐标系和“载体”坐标系。

”地理”坐标系指的就是地球上的“东北天（ENU）”坐标系，而“载体”坐标系值的就是四轴自己的坐标系。

4、在“地理”坐标系中，重力的值始终是（0，0，1g），地磁的值始终是（0，1，x）。

这些值就是由放置在四轴上的传感器测量出来的。

5、“地理”坐标系和“载体”坐标系是两个不同的坐标系，需要转化。

转化的方法就是坐标系的转换，目前有三种方式：四元数（q0123）、欧拉角（yaw（Z轴）/ pitch（Y轴）/roll（X 轴）属于其中一种旋转顺序Z-Y-Xà航空次序欧拉角）、方向余弦矩阵（9个系数）。

6、所谓的姿态，就是公式+系数。