文档多旋翼无人机技术基础

版培训教材多旋翼无人机知识手册翎航智能科技工作室前言随着多旋翼无人机的应用日趋广泛，多旋翼无人机的入门门槛越来越低，“到手飞〞、个人航拍机等对操作人员的要求几乎是零，对毫无根本常识与经历的人来说也可以操作。

但这些都为人身与财产平安埋下了巨大的隐患，出于以上考虑，本教材阐述了多旋翼无人机的根本原理、总结了飞行过程中的考前须知、操作方法、以及如何躲避风险。

这是一本适合飞行初学者的教材，旨在普及航空知识、与飞行常识等根本理论，根据经历提出在飞行中应该注意的问题与如何躲避风险、应急处置等。

本教材的材料有些基于无人机方面的书籍，有些那么基于航模飞行的经历，很多都是十分难得的第一手资料，因此可以作为飞行初学者的根底教程，也可以作为以拓宽知识面、开拓思路为主要目的的广阔无人机爱好者的学习资料。

由于水平有限，时间仓促，书中疏漏之处在所难免，敬请读者朋友批评指正，以使我们在再版时修订。

作者目录前言 .............................................................................. - 2 -目录 .............................................................................. - 3 -第一章绪论..................................................................... - 4 -第二章系统组成及原理..................................................... - 6 -第三章飞行器................................................................ - 16 -第四章操作方法实例 ...................................................... - 23 -第五章其他细节............................................................. - 41 -第六章多旋翼无人机的作用及意义 ................................... - 49 -第七章及多旋翼无人机有关的航空法规及航空气象 ............. - 50 -总结.............................................................................. - 61 -参考文献........................................................................ - 62 -第一章绪论关于无人机系统的开展历史在任何一本讲无人机的书里都有介绍，在这里不再重复。

UAV basic theory and system application technology training主编：蒋卓文1. 无人机的概念2. UAV无人机介绍3. UAV无人机原理结构组成4. UAV无人机基础操作5. UAV无人机操作准备及检查我对什么是无人机的解释？直观地说，只要飞行器上没有驾驶员，有自动化系统那么这种飞行器都可以被归为无人飞行器，而无人机则为简称，其全称是无人飞行器系统。

一套完整的无人飞行器系统，除了飞行器本身（一般称为载具），还有地面控制站、数据链路、任务载荷，以上四点，构成了无人机系统的全部。

无人机与航模有什么区别？无人机与遥控航模最大的区别是它具有任务载荷，也就是无人机可以代替人类去完成一些工作的。

比如我们常见到的无人机任务载荷包括照相、物资运输、领地巡航和作战等方面。

而航模主要是用于娱乐或者教学，教学主要是用来研究飞行本身的，比起无人机来说缺少实用性。

p什么是无人机(UAV)无人机（Unmanned Aerial Vehicle）或者多旋翼飞行器。

p无人航空器是指不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载（仪器设备）。

v各种无人机平台分类1、固定翼飞机 500-8000M 续航时间长2、飞艇 500-3000M3、直升机 10-2000M4、多旋翼 1-500M1、续航能力差2、载荷小3、抗恶劣环境能力差1、成本低2、安全系数高3、稳定，可操作性强4、可稳定悬停5、小空间飞行多旋翼无人机分类一、商用或者行业级无人机主要用于专业航拍、测绘、植保、巡查、安防、数据采集等等特殊行业或者商业用途的无人机，一般轴距600-5000MM左右。

二、消费娱乐级无人机主要用于业余航拍、娱乐用途等，由于操作简单基本由飞控系统辅助或者智能飞行，对于人的操作要求非常低。

多旋翼无人机的组成1.光流定位系统光流（optic flow），从本质上说，就是我们在三维空间中视觉感应可以感觉到的运动模式，即光线的流动。

例如，当我们坐在车上的时候往窗外观看，可以看到外面的物体，树木，房屋不断的后退运动，这种运动模式是物体表面在一个视角下由视觉感应器（人眼或者摄像头等）感应到的物体与背景之间的相对位移。

光流系统不但可以提供物体相对的位移速度，还可以提供一定的角度信息。

而相对位移的速度信息可以通过积分获得相对位置信息2. 全球卫星导航系统GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制并组建的卫星系统，可以利用导航卫星进行目标的测距和测速，具备在全球任何位置进行实时的三维导航定位的能力，是目前应用最广泛的精密导航定位系统北斗系统是中国为了实现区域及全球卫星导航定位系统的自主权与主导地位而建设的一套卫星定位系统，用于航空航天、交通运输、资源勘探、安防监管等导航定位服务。

北斗系统采用5颗静止同步轨道卫星和30颗非同步轨道卫星组成，是中国独立自主研制建设的新一代卫星导航系统。

GLONASS是俄罗斯在前苏联时期建立的卫星定位系统，但由于缺乏资金维护，目前系统的可用卫星从最初的24颗卫星减少到2015年的17颗可用在轨卫星，导致系统的可用性和定位精度逐步的下降。

欧盟的伽利略导航卫星系统是由欧洲自主、独立的民用全球卫星导航系统，不过目前为止该系统还只是计划方案，计划总共包含27颗工作卫星，3颗为候补卫星，此外还包含2个地面控制中心，但由于该计划由欧盟共同经营，同时与内部私企合营，各部分利益难以平衡，计划实施则一再推迟，目前还无法独立使用。

3.高度计由于全球定位系统GNSS的缺陷，它的高度信息极为不准确，通常偏差达几十米甚至更大，无人机系统的高度测量需要额外的设备来辅助测量。

常用的高度传感器主要包含超声波传感器和气压高度传感器，此外还有激光高度计和微波雷达高度计等。

气压高度计的原理是地球上测量的大气压力在一定方位内是与相对海拔高度呈现对应关系的。

无人机，也称无人飞行器，英文Unmannedaerial vehicle(UAV)无人飞行器是一种配置了数据处理系统、传感器、自动控制系统和通讯系统等必要机载设备的飞行器。

无人机技术是一项设计多个技术领域的综合系统，它对通讯技术、传感器技术、人工智能技术、图像处理技术模式识别技术、现代控制理论都有较深的运用和较高的要求。

无人飞行器与它所配套的地面站测控系统、存储、托运、发射、回收、信息处理等维护保障部分一起形成了一套完整的系统，同城无人飞行器系统Unmannedaerial system(UAS)1.1无人机的种类固定翼无人飞行器采用电动或者燃料发动机产生向前拉力或推力，飞行器依靠固定翼的翼形上下边产生的大气动压强差产生的升力维持飞行器的控制。

无人飞艇采用充气囊结构作为飞行器的升力来源，充气囊一般充有比空气目的小的氢气或氦气。

旋翼无人飞行器，其配备有多个朝正上方安装的螺旋桨，由螺旋桨的动力系统产生向下的气流，并对飞行器产生升力。

扑翼无人飞行器是基于仿生学原理，配合活动机翼能否模拟飞鸟的翅膀上下扑动的动作而产生升力和向前的推力。

伞翼无人飞行器采用伞型机翼作为飞行器升力的主要来源。

1.2无人机的分类与管理在中国无人机驾驶航空器体系中，按照无人机的基本起飞重量指标可以分为四个等级1. 微型无人机，空机质量小于等于7千克2. 轻型无人机，空机质量大于7千克，但小于等于116千克，并且全马力飞行中，矫正空速度100公里/小时，升限小鱼3000米3. 小型无人机，空机质量小于等于5700千克，除微型及小型无人机以外的其他无人机4. 大型无人机，空机质量大于5700千克的无人机中国的空域目前归属于军队管理，民用航空领域则由民航总局向军队申请划分空域及航道。

民航总局针对私人飞行器的管理专设“中国航空器拥有者及驾驶员协会AircraftOwners and Pilots Association Of China - AOPA”，中国民航领域对飞行器主要管理分为三个层次等级进行管理。

无人机多旋翼技术基础知识考核一、选择题1、下列关于伯努利定理适用条件错误的是（）。

[单选题] *A、空气没有粘性，即空气为理想流体。

B、空气为可压缩流体√C、气流是连续、稳定的2、不属于自动控制系统组成的是（）。

[单选题] *A、控制器B、被控制对象C、螺旋桨√3.下列哪些是正确的（）。

[单选题] *A.牛顿第三运动定律表明，要获得给定加速度所施加的力的大小取决于无人机的质量。

B.牛顿第二运动定律表明作用力和反作用力是大小相等方向相反的。

C.如果一个物体处于平衡状态，那么它就有保持这种平衡状态的趋势。

√4、气体的伯努利定理是哪个定律在空气流动过程中的应用（）。

[单选题] *A.能量守衡定律√B.牛顿第一定律C.质量守衡定律5、流体在管道中稳定低速流动时，如果管道由粗变细，则流体的流速（）。

[单选题] *A.增大√B.减小C.保持不变。

6、伯努利方程的使用条件是（）。

[单选题] *A.只要是理想的不可压缩流体B.只要是理想的与外界无能量交换的流体C.必须是理想的、不可压缩、且与外界无能量变换的流体√7、当空气在管道中流动时，由伯努利定理可知（）。

[单选题] *A.凡是流速大的地方，压强就大B.凡是流速小的地方，压强就小C.凡是流速大的地方，压强就小√8、流体的伯努利定理（）。

[单选题] *A.适用于不可压缩的理想流体√B.适用于粘性的理想流体C.适用于不可压缩的粘性流体9、伯努利方程适用于（）。

[单选题] *A.低速气流√B.高速气流C.适用于各种速度的气流10、最前与最后两个旋翼轴的连线与机体前进方向一致的叫（）型。

[单选题] *A、I型√B、O型C、X型11、最前与最后两个旋翼轴的连线与机体前进方向不一致的叫（）型。

[单选题] *A、I型B、O型C、X型√12、下列属于共轴发动机优点的是（）。

[单选题] *A、效率高B、航时长C、不增大体积的情况下，提高无人机的动力√13、最早的开源自驾仪（）。