科普小知识 | 分享少数人知道的无人机干货

创客火

随着无人机技术的快速发展，这项技术已慢慢入侵到我们的生活，除非你与世隔绝，否则就会在新闻上频繁地看到无人机（drone）这个词。

对于一项新科技，围观的总是比实践的人多，无人机也毫不例外。近几年，无人机的发展正处于风口，市场上的价格相对也不是很贵。但对于大型的无人机而言，小型的无人机更深得观众的喜爱，因为小型无人机不仅操作起来方便，若是熟练的飞手还可以使其往任意方向飞行。

“那么对于无人机的飞行原理你了解吗？”

每台无人机都带有旋翼，而旋翼的基本理论，玩过竹蜻蜓的朋友应该都知道：当手的搓动给了竹蜻蜓一个旋转的速度后就会产生升力，让竹蜻蜓起飞。

同理，多旋翼无人机也是由电机的旋转，使螺旋桨产生升力而飞起来的。比如四旋翼无人机，当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机总重量时，飞机的升力与重力相平衡，飞机就可以悬停在空中了。

根据牛顿定律，旋翼在旋转的同时，也会同时向电机施加一个反作用力，促使电机向反方向旋转。所以为了避免无人机疯狂自旋，四旋翼飞机的四个螺旋桨中，相邻的两个螺旋桨旋转方向是相反的。

为了很好地理解它们，我们可以花一些时间温习牛顿定理，对我们而言是没有坏处的。

“那么如何控制多轴无人机保持悬停呢？”

自动悬停的意思就是将无人机固定在预设的高度位置与水平位置上，其实也就是一组三维座标。那么，无人机是如何知道自己的位置的呢？说起来也很简单，高度一般来说是通过超声波传感器或者是气压计来测量的，而水平位置的座标则由GPS模块来确定。

除了GPS模式来定位外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU（惯性测量单元，实际上就是一组陀螺仪+加速度计传感器）来识别自身的飞行状态和相对位移。

通过各种传感器知道自己的高度与水平位置之后，重点来了！！无人机要如何悬停在这个预设的位置上呢？这其实就是一套负反馈自动控制系统（意思就是偏离预设值就自动调整回来）。

举个例子：在GPS模式中，当无人机受到外界影响，高度有升高或者降低的趋势时，控制单元就调节马达的功率进行反方向运动补偿；如果无人机有被风横向吹离悬停位置的趋势，控制单元可以启动侧飞模式与之抵消——这些反应都是比较快的，只要外界影响不是大得离谱，专业的无人机都可以应付，你所看到的就是它稳稳地定在那里没有动。

“那么飞控在无人机里又充当着什么角色呢？”

最近表单调查里，有位无人机爱好者反映想了解飞控知识。

飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服动作设备三大部分。就飞控来说它相当于无人机的大脑，多轴飞行器的飞行、悬停，姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控，再由飞控通过运算和判断下达指令，由执行机构完成动作和飞行姿态调整。

举个例子:飞控类似于人体大脑，当大脑指挥手去拿一杯水，但水太烫的话，手碰到杯壁就会缩回，并且将此信息传回给大脑，大脑会根据实际情况重新发送新的指令。

暂时就科普到这里，可能对于新手来说看得还是一脸懵。没关系！买台无人机，慢慢研究、慢慢消化吧，你迟早会进阶成大神的。

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