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无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试目录第一章初步认识无人机的基本构成第二章无人机的飞行原理第三章飞行操作：模拟—电动—油动第四章无人机的发动机第五章无人机的系统组成第六章无人机的组装第七章无人机的调试第一章初步认识无人机的基本构成无人机最早出现于第二次世界大战时，直至近几年有厂商逐步把军用无人机技术转移至电子消费品的生产之上，制成定价较平、操作较易的无人机，始令无人机在消费者市场大热起来。
今次Lock Sir便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原理。
一般来说，无人机有飞行器机架、飞行控制系统、推进系统、遥控器、遥控信号接收器和云台相机等6大构成部分。
1. 飞行器机架飞行器机架（Flying Platform）的大小，取决于桨翼的尺寸及电机（马达/马达）的体积：桨翼愈长，马达愈大，机架大小便会随之而增加。
机架一般采用轻物料制造为主，以减轻无人机的负载量（Payload）。
2. 飞行控制系统飞行控制系统（Flight Control System）简称飞控，一般会内置控制器、陀螺仪、加速度计和气压计等传感器。
无人机便是依靠这些传感器来稳定机体，再配合GPS 及气压计数据，便可把无人机锁定在指定的位置及高度。
3. 推进系统无人机的推动系统（Propulsion System）主要由桨翼和马达所组成。
当桨翼旋转时，便可以产生反作用力来带动机体飞行。
系统内设有电调控制器（Electronic Speed Control），用于调节马达的转速。
4. 遥控器这是指Remote Controller或Ground Station，让航拍玩家透过远程控制技术来操控无人机的飞行动作。
5. 遥控信号接收器主要作用是让飞行器接收由遥控器发出的遥控指令信号。
4轴无人机起码要有4条频道来传送信号，以便分别控制前后左右4组旋轴和马达。
6. 云台相机目前无人机所用的航拍相机，除无人机厂商预设于飞行器上的相机外，有部分机型容许用户自行装配第三方相机，例如GoPro Hero 4运动相机或Canon EOS 5D系列单眼相机，惟近年亦有厂商提倡采用M4 /3无反单眼（如：Panasonic LUMIX GH4）作航拍用途。
⽆⼈机系列之飞控算法⼀.⽆⼈机的分类按飞⾏平台构型分类：⽆⼈机可分为固定翼⽆⼈机，旋翼⽆⼈机，⽆⼈飞艇，伞翼⽆⼈机，扑翼⽆⼈机等.图1 ⽆⼈机平台构型多轴飞⾏器multirotor是⼀种具有三个以上旋翼轴的特殊的直升机。
旋翼的总距固定⽽不像⼀般直升机那样可变。
通过改变不同旋翼相对转速可以改变单轴推进⼒的⼤⼩，从⽽控制飞⾏器的运⾏轨迹.图2 多轴飞⾏器图3 各类变模态平台⼆.⽆⼈机的系统架构图4 ⽆⼈机系统架构三.飞控系统简介导航飞控系统之导航⼦系统功能：向⽆⼈机提供位置，速度，飞⾏姿态，引导⽆⼈机沿指定航线安全，准时，准确的飞⾏。
获得必要的导航要素：⾼度，速度，姿态，航向给出定位信息：经度，纬度，相对位移引导飞机沿规定计划飞⾏接收控制站的命令并执⾏配合其它系统完成各种任务1.飞控系统功能:导航飞控之飞控⼦系统功能：完成起飞，空中飞⾏，执⾏任务，返航等整个飞⾏过程的核习系统，对⽆⼈机实现全权控制与管理，是⽆⼈机的⼤脑。
⽆⼈机姿态稳定与控制与导航⼦系统协调完成航迹控制起飞与返航控制⽆⼈机飞⾏管理⽆⼈机任务管理与控制应急控制2.飞控系统--传感器:飞控系统常⽤的传感器包括：⾓速率传感器陀螺仪图5 陀螺仪加速度传感器图5 加速计⽓压计和超声波图5 声纳与⽓压⼆合⼀ GPS图6 GPS⽰意图光流从⼆维图像序列中检测物体运动、提取运动参数并且分析物体运动的相关规律光流是空间运动物体在观测成像平⾯上的像素运动的“瞬时速度”⽤于飞⾏器的动态定位和辅助惯性导航Lucas Kanade算法这个算法是最常见，最流⾏的。
它计算两帧在时间t到t + δt之间每个像素点位置的移动图7 光流算法⽰意图 地磁传感器图8 磁⼒计四.飞控系统的关键算法1.关键算法流程框图图9 关键算法流程框图2.姿态解算（1）init函数初始化，建⽴3x3矩阵R。
（2）磁⼒计修正，得到误差corr：先计算得到误差⾓度mag_er，再⽤_wrap_pi函数做约束，再计算corr值，相当于机体坐标系绕地理坐标系N轴（Z轴）转动arctan（mag_earth(1), mag_earth(0)）度。
无人机操控方向的原理一、遥控器信号接收与处理无人机通过遥控器接收操控指令。
遥控器产生的信号被无人机的接收器接收，经过处理后转化为对应的控制指令。
这些指令控制无人机的各种动作，如起飞、转向、升降和悬停等。
二、飞行控制系统工作原理无人机飞行控制系统是无人机自主飞行和操控的核心。
它负责接收遥控器的指令，结合导航与定位信息，通过飞行姿态与控制算法计算出控制指令，驱动执行机构调整无人机的飞行姿态。
三、导航与定位技术应用无人机采用多种导航与定位技术，如GPS、GLONASS、Galileo等全球定位系统，以及IMU（惯性测量单元）、轮速传感器、磁罗盘等辅助传感器，确保无人机能够精确定位和导航。
这些技术为无人机提供位置、速度和姿态等信息，使无人机能够自主飞行并执行任务。
四、传感器数据融合技术无人机通过传感器数据融合技术整合来自不同传感器的数据，以获得更准确和可靠的信息。
例如，将GPS和IMU数据融合，可以消除单一传感器可能产生的误差，提高无人机的定位精度。
五、飞行姿态与控制算法无人机的飞行姿态与控制算法是其自主飞行的关键。
这些算法基于无人机的动力学模型和控制理论，用于计算无人机响应操控指令所需的推力和扭矩。
例如，通过PID控制器，无人机可以自动调整其飞行姿态以保持稳定。
六、无线通信网络链接无人机通过无线通信网络与遥控器和地面站进行数据传输。
这包括操控指令的发送和接收，以及无人机状态信息和传感器数据的实时传输。
稳定的无线通信对于无人机的安全和有效操控至关重要。
七、目标识别与跟踪系统许多无人机配备了目标识别与跟踪系统，使其能够自动识别和跟踪目标。
这些系统利用图像处理和计算机视觉技术，通过无人机上的摄像头获取图像或视频，并利用算法识别和跟踪目标。
操控员可以预设目标和路径，或由无人机自动选择目标进行跟踪。
八、电机和螺旋桨效率无人机的电机和螺旋桨对其性能和效率有重要影响。
选择适当的电机和螺旋桨组合，以及优化它们的配置，可以提高无人机的续航能力、负载能力和飞行效率。
深度解析⽆⼈机的⼯作原理如今，我们经常在很多公园或空旷场所看到有⼈玩那种⼩型⽆⼈机，每次看它们拿着⼿⾥的遥控器，让⽆⼈机⾃由翱翔于空中，这种感觉很“酷炫”，可是您知道⽆⼈机的⼯作原理吗？⽆⼈机是利⽤⽆线电遥控设备和⾃备的程序控制装置操纵的不载⼈飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地⾃主地操作。
⽆⼈机在航拍、农业、植保、微型⾃拍、快递运输、灾难救援、观察野⽣动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电⼒巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域均有⼴泛应⽤。
⽆⼈机由飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等组成。
飞⾏管理与控制系统，相当于⽆⼈机系统的“⼼脏”部分，对⽆⼈机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞⾏性能起决定性的作⽤。
⽆⼈机机体的核⼼就是飞⾏器控制器——主控MCU。
MCU也叫单⽚机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存（memory）、计数器（Timer）、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接⼝，甚⾄LCD驱动电路都整合在单⼀芯⽚上，形成芯⽚级的计算机，为不同的应⽤场合做不同组合控制。
⽆⼈机的主控MCU在⽆⼈机飞⾏系统中地位很重要。
⽆⼈机⼯作原理垂直运动，⽆⼈机利⽤旋翼实现前进和停⽌。
⼒的相对性意味着旋翼推动空⽓时，空⽓也会反向推动旋翼。
这是⽆⼈机能够上上下下的基本原理。
进⽽，旋翼旋转地越快，升⼒就越⼤，反之亦然。
⽽要使⽆⼈机向右转，则需要降低旋翼1的⾓速度。
但是，虽然来⾃旋翼1的推⼒缺失能使⽆⼈机改变运动⽅向，但与此同时向上的⼒不等于向下的重⼒，所以⽆⼈机会下降。
⽆⼈机是对称的。
这同样适⽤于侧向运动。
⼀架四轮⽆⼈机就像⼀辆每⼀⾯都可作为正⾯的车，所以了如何向前也就解释了如何向后或向两侧移动的问题。
⽆⼈机的MCU⽆⼈机MCU是飞控⼦系统的核⼼，飞控系统是⽆⼈机完成起飞、空中飞⾏、执⾏任务和返场回收等整个飞⾏过程的核⼼系统，飞控对于⽆⼈机相当于驾驶员对于有⼈机的作⽤，我们认为是⽆⼈机最核⼼的技术之⼀。
