无人机 飞控简介

由于无人机具有可超视距工作;数据采集;自主巡航等功能以及其复杂的动力系统,所以需要一种可部分或代替操作手完成飞行器控制的控制系统,一般定义为飞行控制器 ,简称飞控

无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机,包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器(20-100 公里空域),如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。从某种角度来看,无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务,可以被看做是 “空中机器人”。

飞控子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。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分,实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

所谓无人机的飞控,就是无人机的飞行控制系统,
主要有陀螺仪(飞行姿态感知),加速度计,地磁传感器,气压传感器,超声波传感器,光流传感器,GPS模块,以及控制电路组成。主要的功能就是自动保持飞机的正常飞行姿态。

随着智能化的发展,当今的无人机已不仅仅限于固定翼与传统直升机形式,已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控制等多种形式。

固定翼无人机飞行的控制通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面,通过舵机改变飞机的翼面,产生相应的扭矩,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。

传统直升机形式的无人机通过控制直升机的倾斜盘、油门、尾舵等,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。

多轴形式的无人机一般通过控制各轴桨叶的转速来控制无人机的姿态,以实现转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。

大疆A2多旋翼飞控系统
大疆naza-m飞控系统

2.飞控组成

无人机导航飞控系统常用的传感器包括角速度率传感器、姿态传感器、位置传感器、迎角侧滑传感器、加速度传感器、高度传感器及空速传感器等,这些传感器构成无人机导航飞控系统设计的基础。

1.角速度传感器
角速度传感器是飞行控制系统的基本传感器之一,用于感受无人机绕机体轴的转动角速率,以构成角速度反馈,改善系统的阻尼特性、提高稳定性。
角速度传感器的选择要考虑其测量范围、精度、输出特性、带宽等。
角速度传感器应安装在无人机重心附件,安装轴线与要感受的机体轴向平行,并特别注意极性的正确性。

2.姿态传感器
姿态传感器用于感受无人机的俯仰、转动和航向角度,用于实现姿态稳定与航向控制功能。
姿态传感器的选择要考虑其测量范围、精度、输出特性、动态特性等。
姿态传感器应安装在无人机重心附近,振动要尽可能小,有较高的安装精度要求。

3.高度、空速传感器
高度、空速传感器用于感受无人机的飞行高度和空速,是高度保持和空速保持的必备传感器。一般和空速管、同期管路构成大气数据系统。
高度、空速传感器的选择主要考虑测量范围和测量精度。一般要求其安装在空速管附近,尽量缩短管路

空速管

五孔探头空速管(压差比)攻角传感器和侧滑角传感器的架构比较简单,主要包括用来测量各种压力的半球形或圆锥五孔探头、安装在机身的传感器支撑部分以及连接探头和支撑部分的来接部分。若干气动管路贯穿探头、连接部分和支撑部分传导压力,差压传感器将压力信号转换为电信号,通过公式,计算出攻角(迎角)和侧滑角。

无人机芯片

英伟达商用无人机芯片

2015年英伟达相继为Parrot及其竞对大疆提供芯片,针对无人机市场,英伟达开发了Jetson TX1芯片方案,可以胜任各类图像图形识别和高级人工智能任务,使用它的无人机可以在空中停留更长时间。据悉,英伟达同时为大疆和竞对Parrot提供过芯片方案。当然英伟达并没有将TX1主板的潜力限于在无人机的运用,它还可被运用于机器人、物联网设备或者实验室装备。英伟达还为开发者们提供了计算机如OpenVX1.1的视觉库以帮助开发人员使用主板。

DJI Phantom 4 搭载的 Movidius 旗下 Myriad 2芯片

Intel(英特尔)

Intel(英特尔)
主控:英特尔 凌动(Atom)处理器。内置了高达6个英特尔的“RealSense”3D摄像头,采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI-express定制卡,来处理距离远近与传感器的实时信息,以及如何避免近距离的障碍物。
随着传统PC销量的持续滑坡,英特尔正将其芯片业务转移到火爆的无人机战场。但是相比起销售终端产品,英特尔更热衷于为无人机提供解决方案,尤其是表现在无人机视觉方面。英特尔最大的优势在于其RealSense技术采用的红外激光,相较起高通的双目视觉技术,规避了计算机视觉识别物体的大量计算,并有效提高了精度。
在市场层面,英特尔于2015年花费了6000万美元聘请了昊翔TyphoonH作为RealSense的在消费级市场上的推广使,更于日前发布了面向开发者的Aero无人机,也是搭载了RealSense技术。
除此之外,英特尔早在此前就已经投资了两家无人机公司Airware和Precisionhawk,还于2015年收购了可穿戴设备与智能眼镜制造商Recon,以及致力于算法研究的德国无人机制造商AscendingTechnologies。

华为海思

华为在潜入无人机领域。其旗下全资子公司华为海思原先在安防摄像头市场拿下了70%的市场份额,随后为了给这安防摄像头插上翅膀,于2016年7月推出了华为无人机平台,即联手深圳本土初创公司宙心科技,在华为海思芯片的基础上推出了一系列无人机解决方案。

瑞芯微

主控:瑞芯微RK3288

瑞芯微就有展示基于RK3288的无人机产品

据介绍,这款无人机产品采用轴距300mm的四旋翼,基于瑞芯微RK3288是处理器,摄像头与机身采用了一体化设计,支持1080p视频拍摄。机身重量约730g,续航时间为14分钟。功能方面,支持一键全景、失控返航、定点巡航、一键自拍、一键绕飞、地理围栏等。

SamSung(三星)

主控:Samsung Artik芯片。Artik 10采用1.3GHz八核处理器,拥有2GB内存和16GB闪存。包括Wi- Fi、蓝牙和蓝牙低功耗、ZigBee和Thread。

三星于2015年5月推出了低功耗芯片Artik,有三个规格,其中Artik1大小只有12mm*12mm,售价不到10美元,据悉规格不同,在处理速度、存储能力以及无限电通信能力上均有差异。这芯片面向无人机和智能家具等互联网设备。业界普遍认为Artik将成为三星对抗高通及英特尔的杀手锏,但严格来说,三星还只是后来者。

部分内容来自: https://blog.say521.cn/archives/32.html || https://www.sohu.com/a/114146280_467791

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  1. 奥秘Sir说道:
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    准确来说,现在大疆用的是STM,SOC等,为什么大疆能够干掉国内竞争对手,就是因为大疆的软硬件都在自己手中,所以大疆没有像华为,中通一样被美国制裁,但如今的大疆拥有了很强大的对手,比如国外的Evo2,Skydio,不过大疆下个月即将发布的Mavic 3肯定又是一键杰出产品,期待5月拥有新机,如果博主想入坑,先从航模入手,也不贵,3000基本能搞定,也可以给我发邮件

    1. zzblog zzzjr.xyz说道:
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      哈哈哈,我在2017年就入坑了,当时玩的大疆精灵3pro。我还是很期待御3的发布,据说产品定位变高了,将Pro和Zoom结合在一起,并简单地将其称为具有更好相机和变焦镜头的新型Mavic 3。

      1. 奥秘Sir说道:
        Google Chrome Android 10

        2017年入的F450,19年入的穿越机,这个月4.28号Air2发布,38分钟续航,10公里图传,御3在下个月发布,御3如果再不发布,国内的市场就会被EVO2占领一部分,御3原定一月份发布,就是因为evo2的出现被拉回去重新设计了的

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