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如今，隨著芯片、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)開(kāi)始了智能化、終端化、集群化的趨勢(shì)，讓無(wú)人機(jī)從遠(yuǎn)離人們視野的軍事應(yīng)用飛入了尋常百姓家。不可否認(rèn)，飛控技術(shù)的發(fā)展是近幾年無(wú)人機(jī)變化的最大推手。 

飛行控制系統(tǒng)（Flight control system）簡(jiǎn)稱飛控，可以看作飛行器的大腦。多軸飛行器的飛行、懸停，姿態(tài)變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳回飛控，再由飛控通過(guò)運(yùn)算和判斷下達(dá)指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作和飛行姿態(tài)調(diào)整。

現(xiàn)在的飛控內(nèi)部使用的都是由三軸陀螺儀，三軸加速度計(jì)，三軸地磁傳感器和氣壓計(jì)組成的一個(gè)IMU，也稱慣性測(cè)量單元。

三軸陀螺儀，三軸加速度計(jì)，三軸地磁傳感器中的三軸指的就是飛機(jī)左右，前后垂直方向上下這三個(gè)軸，一般都用XYZ來(lái)代表。左右方向在飛機(jī)中叫做橫滾，前后方向在飛機(jī)中叫做俯仰，垂直方向就是Z軸。最早的陀螺儀是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，通過(guò)三個(gè)靈活的軸將這個(gè)陀螺固定在一個(gè)框架中，無(wú)論外部框架怎么轉(zhuǎn)動(dòng)，中間高速旋轉(zhuǎn)的陀螺始終保持一個(gè)姿態(tài)。通過(guò)三個(gè)軸上的傳感器就能夠計(jì)算出外部框架旋轉(zhuǎn)的度數(shù)等數(shù)據(jù)。

飛控最基本的功能控制一架飛機(jī)在空中飛行時(shí)的平衡，是由IMU測(cè)量，感知飛機(jī)當(dāng)前的傾角數(shù)據(jù)通過(guò)編譯器編譯成電子信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)通過(guò)信號(hào)新時(shí)時(shí)傳輸給飛控內(nèi)部的單片機(jī)，單片機(jī)負(fù)責(zé)的是運(yùn)算，根據(jù)飛機(jī)當(dāng)前的數(shù)據(jù)，計(jì)算出一個(gè)補(bǔ)償方向，補(bǔ)償角，然后將這個(gè)補(bǔ)償數(shù)據(jù)編譯成電子信號(hào)，傳輸給舵機(jī)或電機(jī)，電機(jī)或舵機(jī)在去執(zhí)行命令，完成補(bǔ)償動(dòng)作，然后傳感器感知到飛機(jī)平穩(wěn)了，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)再次給單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)停止補(bǔ)償信號(hào)，這就形成了一個(gè)循環(huán)，大部分飛控基本上都是10HZ的內(nèi)循環(huán)，也就是1秒刷新十次。

由于目前傳感器設(shè)計(jì)水平的限制，這些傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)都會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，并可能受到環(huán)境的干擾，從而影響狀態(tài)估計(jì)的精度。為了保障飛行性能，就需要充分利用各傳感器數(shù)據(jù)共同融合出具有高可信度的15個(gè)狀態(tài)，即組合導(dǎo)航技術(shù)。組合導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合GPS、IMU、氣壓計(jì)和地磁指南針各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)電子信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)，融合多種傳感器的測(cè)量值，獲得更精準(zhǔn)的狀態(tài)測(cè)量。

為了提升航拍無(wú)人機(jī)的感知能力和飛行性能，除了以上基礎(chǔ)傳感器方案以外，現(xiàn)在主流的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品都加入了先進(jìn)的視覺(jué)傳感器、超聲波傳感器和IMU與指南針冗余導(dǎo)航系統(tǒng)。雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)可根據(jù)連續(xù)圖像計(jì)算出物體的三維位置，除了避障功能以外還能提供定位與測(cè)速。機(jī)身下方的超聲波模塊起到輔助定高的作用，而冗余的IMU和指南針在一個(gè)元件受到干擾時(shí)，冗余導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換至另一個(gè)傳感器，極大提高了組合導(dǎo)航的可靠性。

智能導(dǎo)航系統(tǒng)引入了多個(gè)傳感器，數(shù)據(jù)量和復(fù)雜程度大幅提升，針對(duì)視覺(jué)和傳感器對(duì)導(dǎo)航和飛行控制算法進(jìn)行多次系統(tǒng)重構(gòu)，增加新的軟件模塊與架構(gòu)，全面提升了飛行的性能與可靠性。

標(biāo)簽： 組合導(dǎo)航