多旋翼无人机理论资料
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多旋翼⽆⼈机基础知识⼆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。
多旋翼无人机的原理
多旋翼无人机是一种通过多个旋翼来产生升力和控制飞行的飞行器。
其原理基于飞行器在空气中产生升力,并通过改变旋翼的转速和姿态来控制飞行方向。
多旋翼无人机通常由一个或多个旋翼组成,每个旋翼由一个电动马达驱动,通过螺旋桨产生向上的推力。
这些旋翼安装在飞行器的平衡板上,通过控制各个旋翼的转速和提升力分配来实现飞行。
在飞行过程中,通过调整各个旋翼的转速,可以使飞行器在空中悬停、上升或下降。
通过改变旋翼的倾斜角,可以实现向前、后、左、右等方向的飞行。
旋翼的倾斜角度可以通过改变飞行器的姿态来实现,通常通过控制机身前后倾斜、左右倾斜和偏航来控制。
多旋翼无人机还可以通过配备陀螺仪和加速度计等传感器来实现自稳定和姿态控制。
陀螺仪可以感知飞行器的姿态变化,通过自动调整旋翼的转速来保持平衡。
加速度计可以感知飞行器的速度和加速度变化,通过自动调整旋翼的转速来保持稳定飞行。
此外,多旋翼无人机还可以通过配备GPS导航系统来实现自
动导航和定位。
通过GPS系统,飞行器可以获取自身的位置
信息,并根据预设的航点来自动飞行。
总之,多旋翼无人机通过调整旋翼的转速和姿态来实现升力和
飞行控制。
搭配各种传感器和导航系统,可以实现自稳定、自动导航和定位等功能,广泛应用于航拍、物流、农业等领域。
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。
•在地表的风向稍微不同于地表之上几千英尺高度的风向的原因是:• A. 当地地形影响气压B. 地面有较强的地转偏向力C. 风和地面之间的摩擦作用•A B C•正确答案C•试题解析据地表2000英尺内,地表和大气之间的摩擦力使流动的空气变慢。
因为摩擦力减小了地球自转偏向力,使得风从它的路径转向。
(P101)第5 题【单选题】纠错收藏•XVGRjFBLqp当飞机进入下击暴流区域时:• A.先遇强逆风,后遇猛烈的下沉气流,随后又是强顺风B.先遇强顺风,后遇猛烈的上升气流,随后又是强逆风C.先遇强逆风,后遇猛烈的上升气流,随后又是强顺风•A B C•正确答案A•试题解析垂直运动的风速会突然的加剧,并且与地面撞击后转向与地面平行而变成水平风,风向以撞击点为圆心想四面发散,所以在一个更大一些的区域内,又形成了水平风切变(P126)第7 题【单选题】纠错收藏•bqm77yaLqE飞机在比标准大气冷的空气中飞行时,气压高度表所示高度将比实际飞行高度:• A 相同B 低C 高•A B C•正确答案C•试题解析气压高度表其工作原理基于大气压力随着海拔高度的变化而变化。
根据公式P=RρT,温度减小时,气压就会减小。
正常情况下气压越小,高度越高,所以气压表的高度会比真实高度要高第18 题【单选题】纠错收藏•RGSJLLS4如果数据链路上行中断,会发生的后果• A.无人机退出地面站控制模式B.不能获取无人机状态信息C.无法在线重规划航线航点及发送任务指令•A B C•正确答案C•试题解析数据链路上行中断后地面端无法连接飞机第31 题【单选题】纠错收藏•无人机在增稳飞行控制模式下,飞控子系统——控制。
__• A.参与B.不参与C.不确定•A B C•正确答案A•试题解析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,以上所列功能中第1、4、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。
什么是管制空域?真高120米以上空域,空中禁区、空中限制区以及周边空域,军用航空超低空飞行空域,以及下列区域上方的空域应当划设为管制空域:1.机场以及周边一定范围的区域;2.国界线、实际控制线、边境线向我方一侧一定范围的区域;3.军事禁区、军事管理区、监管场所等涉密单位以及周边一定范围的区域;4.重要军工设施保护区域、核设施控制区域、易燃易爆等危险品的生产和仓储区域,以及可燃重要物资的大型仓储区域;5.发电厂、变电站、加油(气)站、供水厂、公共交通枢纽、航电枢纽、重大水利设施、港口、高速公路、铁路电气化线路等公共基础设施以及周边一定范围的区域和饮用水水源保护区;6.射电天文台、卫星测控(导航)站、航空无线电导航台、雷达站等需要电磁环境特殊保护的设施以及周边一定范围的区域;7.重要革命纪念地、重要不可移动文物以及周边一定范围的区域;8.国家空中交通管理领导机构规定的其他区域。
隔离飞行和融合飞行隔离飞行,是指无人驾驶航空器与有人驾驶航空器不同时在同一空域内的飞行。
融合飞行,是指无人驾驶航空器与有人驾驶航空器同时在同一空域内的飞行。
哪些情况下,无人驾驶航空器可以与有人驾驶航空器融合飞行?无人驾驶航空器通常应当与有人驾驶航空器隔离飞行。
属于下列情形之一的,经空中交通管理机构批准,可以进行融合飞行:1根据任务或者飞行课目需要,警察、海关、应急管理部门辖有的无人驾驶航空器与本部门、本单位使用的有人驾驶航空1.器在同一空域或者同一机场区域的飞行;2取得适航许可的大型无人驾驶航空器的飞行;3取得适航许可的中型无人驾驶航空器不超过真高300米的飞行:4 小型无人驾驶航空器不超过真高300米的飞行;5 轻轻型无人驾驶航空器在适飞空域上方不超过真高300米的飞行。
操控无人驾驶航空器实施飞行活动,应该遵守哪些行为规范?1 依法取得有关许可证书、证件,并在实施飞行活动时随身携带备查;2 实施飞行活动前做好安全飞行准备,检查无人驾驶航空器状态,并及时更新电子围栏等信息;3 实时掌握无人驾驶航空器飞行动态,实施需经批准的飞行活动应当与空中交通管理机构保持通信联络畅通,服从空中交通管理,飞行结束后及时报告;4 按照国家空中交通管理领导机构的规定保持必要的安全间隔;5 操控微型无人驾驶航空器的,应当保持视距内飞飞行;6 操控小型无人驾驶航空器在适飞空域内飞行的,应当遵守国家空中交通管理领导机构关于限速、通信、导航等方面的规定;7 在夜间或者低能见度气象条件下飞行的,应当开启灯光系统并确保其处于良好工作状态;8 实施超视距飞行的,应当掌握飞行空域内其他航空器的飞行动态,采取避免相撞的措施;9 受到酒精类饮料、麻醉剂或者其他药物影响时,不得操控无人驾驶航空器;10 国家空中交通管理领导机构规定的其他飞行活动行为规范。
飞行器航空器
无人多
旋翼轻于
空气
气球
飞艇
重于
空气
旋翼
固定翼
共轴、纵列、
横列双旋翼
多旋翼
自转旋
翼机
直升机
航天器
卫星
火箭
有人多
旋翼
升力的标准公式Lift=1/2 CyρV²S
结构子系统
机载链
路子系统遥控接收机、机载数传模块及天线、机载图传模块和天线
典型多
旋翼无人机系统链路
分系
统
飞行
器平
台分
系统
飞控子
系统
动力子
系统
机架、脚架、云台
主板控、飞控软件、外接式IMU、
GPS、其他外接传感器
桨、电机、电调、电池、充电器
地面
站分
系统
地面链
路子系
统
遥控子
系统
(操纵)
遥测子
系统
(显示)
遥控发射机杆、开关、键盘、鼠
标等
遥控发射机、地面数传模块和天
线、地面图传模块及天线
飞控地面站界面、图传显示屏、
OSD
飞控内外回路(姿态、位置)均不参与控制飞控内回路稳定姿态,外回路稳定位置,人来影响修正位置飞控内回路稳定姿态,人来影响姿态以改变位置军用:舵面遥控民用:纯手动模式
军用:姿态遥控
民用:姿态或曾稳模式
军用:人工修正
民用:GPS 模式
飞控内回路稳定姿态,外回路根据航点设置控制位置
军用:自主
民用:航线飞行
注意线的顺序
thanks。
简述多旋翼无人机的飞行原理多旋翼无人机是一种利用多个电动螺旋桨产生升力和控制飞行姿态的飞行器。
其飞行原理主要涉及到气动学、动力学和控制理论等方面。
一、气动学原理1. 空气动力学基础空气是一种流体,当物体在空气中运动时,会受到空气的阻力和升力的作用。
升力是垂直于流体运动方向的力,它是由于物体表面上方的流体速度比下方快而产生的。
根据伯努利定律,速度越快的流体压强越低,因此在物体表面上方形成了一个低压区域,从而产生了升力。
2. 旋翼产生升力原理多旋翼无人机利用电动螺旋桨产生升力。
螺旋桨是一种叶片形状呈扁平椭圆形的转子,在转动时会将周围空气向下推送,从而产生反作用力使得无人机获得向上的升力。
同时,螺旋桨还可以通过改变叶片角度来调节升降速度。
3. 旋翼产生的气流对姿态控制的影响旋翼产生的气流会对无人机的姿态控制产生影响。
例如,当无人机向前飞行时,前方螺旋桨产生的气流会使得无人机头部上仰;而后方螺旋桨产生的气流则会使得无人机头部下俯。
因此,通过调节各个螺旋桨的转速和叶片角度来实现姿态控制。
二、动力学原理1. 动力学基础动力学是研究物体运动状态和运动规律的学科。
在多旋翼无人机中,电动螺旋桨提供了推力,从而使得无人机具有向上飞行的能力。
2. 电动螺旋桨推力计算电动螺旋桨推力与其转速和叶片角度有关。
一般来说,推力与转速成正比,与叶片角度成平方关系。
因此,在设计多旋翼无人机时需要根据所需升降速度和搭载重量等因素来确定电动螺旋桨数量、大小和转速等参数。
三、控制理论原理1. 控制理论基础控制理论是研究如何使系统达到期望状态的学科。
在多旋翼无人机中,通过调节各个螺旋桨的转速和叶片角度来实现姿态控制和飞行控制。
2. 姿态控制姿态控制是指调节无人机的姿态,使其保持稳定飞行。
一般来说,可以通过加速度计、陀螺仪和罗盘等传感器来获取无人机的姿态信息,然后通过PID控制器等算法来调节螺旋桨转速和叶片角度。
3. 飞行控制飞行控制是指调节无人机的飞行状态,包括升降、前进、后退、左右平移等动作。