无人机（jī）之所以能够在空中自主飞行（háng）就是因为无人（rén）机也和（hé）人类一样，也拥有（yǒu）一个大脑（nǎo），究竟（jìng）是什（shí）么样的一个（gè）大脑才能够控制一（yī）架飞（fēi）机在空中自动驾驶呢？下面劲鹰（yīng）无人机来（lái）为你解答。
飞控，也称自驾（jià）仪。有（yǒu）了这套自驾仪，通过地面端（duān）的电脑就或者手机就可以（yǐ）控制一架飞机自（zì）主（zhǔ）起（qǐ）飞、自（zì）主导航（háng）、自（zì）主降落（luò）了。
什（shí）么是飞控呢？飞（fēi）控就是（shì）飞（fēi）机飞（fēi）行（háng）控制器的（de）简称，既然是控（kòng）制器，那么这里边也应（yīng）该有（yǒu）一台微电脑之类的来控制飞机（jī），事实上现在的飞控（kòng）内部除了一些（xiē）传感器外（wài）还有就是多块单片机构成。
现在的（de）飞控内部使用（yòng）的都（dōu）是（shì）由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感（gǎn）器和气压计组成的（de）一个IMU，也称（chēng）惯性测（cè）量单元。那么什么是三轴陀（tuó）螺（luó）仪，什么是（shì）三（sān）轴加速度计，什么（me）是三轴地磁（cí）传（chuán）感器呢，气压计？它们（men）在飞机上起到的是什么作用（yòng）呢，这三（sān）轴又（yòu）是（shì）哪三个轴呢？三（sān）轴陀螺仪，三轴加速度计（jì），三轴地磁传（chuán）感（gǎn）器中的三轴（zhóu）指的就（jiù）是飞机左（zuǒ）右，前后垂直（zhí）方向上（shàng）下这（zhè）三（sān）个（gè）轴，一般都用XYZ来代表。左右方向在飞（fēi）机中叫做横滚，前（qián）后方向在飞机中叫做俯仰，垂直（zhí）方向就是Z轴。陀螺（luó）都知道，小时候基（jī）本上都玩（wán）过（guò），在不转（zhuǎn）动的情况下它很难（nán）站在地上，只有转（zhuǎn）动起（qǐ）来了，它才会站立在地（dì）上，或者说自行车（chē），轮子（zǐ）越大越重的车子就越稳定，转弯（wān）的（de）时候明（míng）显能够感（gǎn）觉到一股（gǔ）阻力，这就是陀螺效应（yīng），根据陀螺效应（yīng），聪明的人们（men）发明（míng）出的陀螺仪。最（zuì）早的陀（tuó）螺仪是一个高速旋转（zhuǎn）的（de）陀螺，通过三个（gè）灵活的轴将这个陀螺（luó）固定在一个（gè）框架中，无论外（wài）部框架怎么（me）转动，中间高速旋转的陀螺始终保持（chí）一个姿态。通（tōng）过三个轴上的传感器就能够计算（suàn）出外部框架旋转（zhuǎn）的（de）度数等数据（jù）。
由于成本高，机械（xiè）结构的复（fù）杂，现在（zài）都被电子陀螺仪代替，电子陀螺仪的（de）优势就是成本低，体积（jī）小（xiǎo）重（chóng）量轻，只有几克（kè）重（chóng），稳定性（xìng）还有精度（dù）都比机械陀螺高。说道这，大（dà）家（jiā）也就明白陀螺仪在飞控中起到的作用了吧，它就是测量（liàng）XYZ三个轴的倾角的。那么三轴加速（sù）度计时干什么的呢，别急，我来给你解答，刚刚（gāng）说道三（sān）轴陀螺（luó）仪就是XYZ三个轴，现在（zài）不用说也就明白三轴加速度计也是（shì）XYZ三个轴。当我们开车（chē）起步的一（yī）瞬（shùn）间（jiān）就会感到背后有一股推力，这股（gǔ）推力呢就是加速度，加速度是速（sù）度变（biàn）化（huà）量（liàng）与发生这（zhè）一变化（huà）时间的比值（zhí），是描述物体变化快（kuài）慢的物理量（liàng），米每二次方秒，例如（rú）一辆车在停（tíng）止状态下，它的加速度是0，起步（bù）后，从每秒0米到（dào）每秒10米，用时10秒（miǎo），这就是这辆车的加（jiā）速度，如果车（chē）速每秒10米的速度行驶，它的加（jiā）速度就是0，同样，用10秒的时间减速，从每秒（miǎo）10米减速到每秒（miǎo）5米（mǐ），那么它的加速就是（shì）负数（shù）。三轴加速（sù）度计就是（shì）测量飞（fēi）机XYZ三个轴的加速（sù）度。
我们日常出（chū）行都是根据路标（biāo）或记忆来寻（xún）找自己（jǐ）的面向的，地磁传感器就是感知（zhī）地磁的，就是一（yī）个电子指南针，它可以让飞机（jī）知（zhī）道自己的飞（fēi）行朝向（xiàng），机头（tóu）朝向（xiàng），找到任务（wù）位置和家的位置。气（qì）压计呢就是测量当前位置的大气压，都知道高度越高，气压越低，这就是（shì）人道高（gāo）原之（zhī）后为什么会有高（gāo）原反应了，气压计是通过测（cè）量不同位置的气（qì）压，计算压（yā）差获得到当前的高度，这（zhè）就是整个IMU惯性测量单元，它在飞机中起到的作用就是感知飞机姿态的变（biàn）化，例如（rú）飞机当前是前倾还是左右倾斜，机头朝向、高度等最（zuì）基本的姿态数据，那么这些数据在飞空中起（qǐ）到的（de）作用是什么呢？
飞控最基本的功能控（kòng）制一架飞机在空中（zhōng）飞行时（shí）的平衡，是由（yóu）IMU测量，感（gǎn）知（zhī）飞机当前的（de）倾角（jiǎo）数据通过编译器（qì）编译成（chéng）电（diàn）子信（xìn）号，将这个信号通（tōng）过信号（hào）新时（shí）时传（chuán）输给飞（fēi）控内部的单片机，单（dān）片机负责的是运算，根据飞机当前的（de）数据，计算（suàn）出一（yī）个补（bǔ）偿方向，补偿角，然后将这个补偿（cháng）数据编译成电子信号，传输给舵机或（huò）电机（jī），电机或舵机在去执行命（mìng）令，完成补偿动作，然后传感器感知到飞机平稳了，将实时数据再次给（gěi）单（dān）片（piàn）机，单片机会停止补偿（cháng）信号，这就形成（chéng）了一个循（xún）环，大部分飞控（kòng）基（jī）本上都是10HZ的内循环，也就是1秒刷新十（shí）次。这就是飞（fēi）控最（zuì）基本的功能（néng），如果没有此功能，当一个（gè）角一旦倾斜，那么（me）飞机就会快速的失去平衡导致坠机，或（huò）者说（shuō）没有气压计测量不到自己的高度位置就会一直加油门或者（zhě）一（yī）直降油门。其次，固定翼飞控（kòng）还有空速传感器，空速传感器一般位于机翼（yì）上（shàng）或（huò）机头，但不（bú）会在螺旋桨后边，空速传（chuán）感器就是两路测量气压（yā）的传感器，一路测量静止气压，一路测量迎风气压，在计（jì）算迎风气压与静止气（qì）压的压差（chà）就可以算出当（dāng）前的空气流速，一（yī）般是m/s。
有了（le）最（zuì）基本的（de）平衡、定高和指（zhǐ）南针等功（gōng）能，还不（bú）足以让（ràng）一家飞机（jī）能够自主导航，就（jiù）像我们去某（mǒu）个商场一样，首先我们需要知道商场的所在位置，知（zhī）道自己所在的位置，然后根据交通情况规划路线。飞控也亦然，首先飞控需要知道自己所在（zài）位置，那（nà）就需要定（dìng）位的，也就（jiù）是我们常说的GPS，现在定位（wèi）的有GPS、北斗、手机网（wǎng）络等定（dìng）位系统，但是这里面手机网（wǎng）络定位（wèi）是最差（chà）的，误（wù）差好的话几十米，不（bú）好的话上千米，这种误差是飞控无法接受（shòu）的，由于GPS定位（wèi）系统较（jiào）早，在加上是开放的（de），所以（yǐ）大部（bù）分飞（fēi）控（kòng）采用（yòng）的都是GPS，也有少数采用的北斗定位。精度（dù）基本都在3米（mǐ）内，一般开阔地（dì）都是（shì）50厘米左右，因环境干（gàn）扰，或建筑（zhù）物、树木之类（lèi）的遮挡，定位可能（néng）会差，很有可能（néng）定位的是虚（xū）假信号。这也就是为什么民（mín）用无人机频（pín）频坠机、飞丢的（de）一个主要（yào）原（yuán）因。
GPS定（dìng）位原理就是（shì）三点定（dìng）位，天上的GPS定（dìng）位卫星距离（lí）地（dì）球（qiú）表面（miàn）22500千米处，它（tā）们所运（yùn）动的轨道正好形成一个网状面，也就（jiù）是说在地球上的任意一点，都有可以同时收到3颗以上的卫星信（xìn）号。卫星在（zài）运动（dòng）的过程中会（huì）一（yī）直（zhí）不断（duàn）的发出电波信号，信（xìn）号中包含数据（jù）包，其（qí）中就有（yǒu）时间信号。GPS接收（shōu）机通过解（jiě）算来自多颗卫星的数据包，以及时（shí）间信（xìn）号，可以（yǐ）清楚的（de）计（jì）算出自（zì）己与每一颗卫星的距离，使（shǐ）用三角向（xiàng）量关（guān）系计算出自己所在的位置。GPS也定位了，数据也有了，这（zhè）个信号也会（huì）通（tōng）过一个编译器（qì）在次（cì）编译成一个电子信号传给（gěi）飞控，让飞控知道自己所在的位置、任（rèn）务的位置和距离、家的位置和距离以及（jí）当前的速（sù）度和高（gāo）度，然后再由飞控驾驶飞机飞向（xiàng）任（rèn）务位置（zhì）或回家。刚刚我们（men）也说（shuō）了，GPS能够测速也能够测高度，为什么要（yào）有气压计和空速计（jì）呢？这（zhè）就是为了消除（chú）误差，飞（fēi）机（jī）飞起来是不与地面接触的，直接接触（chù）的是空气，假设飞行环（huán）境是无（wú）风的环境，飞机在地面滑（huá）跑（pǎo）加速，加速到（dào）每秒20米的速度然（rán）后再（zài）拉升降舵（duò）起（qǐ）飞，这样（yàng）GPS测量到的（de）数值（zhí）是准确的，但是要是逆风呢，是因（yīn）为（wéi）机翼与空气相对（duì）的运动达（dá）到了（le）一定的速度才能够（gòu）产生一定的升力让飞（fēi）机起飞（fēi），如果在（zài）逆风环（huán）境下，风速每秒10米（mǐ），飞机（jī）只（zhī）需要加速到每（měi）秒10米就（jiù）可以正常离地了，如（rú）果加速到每秒（miǎo）20米，相（xiàng）对空气的速度已经达（dá）到（dào）了每秒30米，或者说顺（shùn）风起（qǐ）飞，风速每秒20米，飞机GPS测速也达到了20m/s的速（sù）度，这个时候拉升降（jiàng）舵，飞机动都不（bú）会动，因为相对空气速度是0米，达不到起飞条件，必须加速到每秒40米的时（shí）候才能达到升力起飞。这就是空（kōng）速计的作用，GPS测量的只是地速，刚（gāng）刚（gāng）降到（dào），GPS也可以（yǐ）定高，第一GPS定位（wèi）精度是3米内，也就是（shì）说飞控能感知到的（de）是平面方向的（de）两倍误差，信号（hào）不（bú）好的话十几米都（dōu）有可（kě）能，还有GPS不定（dìng）位的（de）时候，另（lìng）外（wài）GPS定高（gāo）数据是海拔高（gāo）度并不是地面（miàn）垂直高度，所以GPS定高在飞控中不管用。有了GPS飞控也（yě）知道飞机位置了，也知道家的位（wèi）置和任务位置，但是飞控上的任务以及家的（de）位置飞（fēi）控是怎么（me）知道的呢，这就是地面（miàn）站的（de）作用。
地面站，就是（shì）在地面的基站，也就是指挥飞机（jī）的，地面站（zhàn）可以分为（wéi）单点地面站或者多点地（dì）面站，像（xiàng）民航机（jī）场就是地面站（zhàn），全国（guó）甚至全（quán）球（qiú）所有的（de）地面站都（dōu）在时（shí）时（shí）联网，它们能够清楚的知道天上（shàng）在飞（fēi）行的（de）飞机，并（bìng）能时（shí）时（shí）监测到（dào）飞机（jī）当前的飞（fēi）行路线，状况等，以及时时（shí）的调度等。像我们用的（de）无人机大部分都（dōu）是（shì）单点地面站，单点地面站一般由一（yī）到多个人值守，有技（jì）术员，场务人（rén）员，后勤员，通信员（yuán），指（zhǐ）挥（huī）员（yuán）等人组成。
地面站设备（bèi）组成一般都是（shì）由遥控器、电脑、视频显示器，电（diàn）源系统，电台（tái）等设备组（zǔ）成，一般简单的来说就是一台电（diàn）脑，一个电台，一个遥控，电脑上装有控制（zhì）飞机（jī）的（de）软件，通过航线规（guī）划工具规划飞机飞行的线路，并设定飞行高度，飞行速度，飞行地点，飞行任（rèn）务等通过数据（jù）口（kǒu）连接（jiē）的数传电台（tái）将（jiāng）任务（wù）数据编译传送至飞控中，这里就有讲（jiǎng）到数传电台，数传电（diàn）台就（jiù）是数据传输电（diàn）台，类似我们最和耳（ěr）朵一（yī）样，好比领导说（shuō）今天做什么任（rèn）务，我们接受到任务并回答然（rán）后（hòu）再去执行任务，执行任务的时候时实情况实时汇（huì）报给领导，这其中通信就是嘴巴和耳朵。
数传电台（tái）就是飞机与地面站通信的一个主要工具，一般的数传电台采用（yòng）的接口协议有TTL接口、RS485接口和（hé）RS232接口（kǒu），的不过也有（yǒu）一些（xiē）CAN-BUS总线接口，频率有2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一般433MHZ的较多（duō），因（yīn）为（wéi）433MHZ是个开放的频段，再加上433MHZ波（bō）长较（jiào）长，穿透力（lì）强（qiáng）等优势所以（yǐ）大部分民用用户一般都是用的433MHZ，距离在5千米到（dào）15千米不等，甚至（zhì）更远。最终达到的就是飞机与电脑间的（de）通讯，电脑给飞机的任务，飞机时时（shí）飞（fēi）行（háng）高度，速度等很（hěn）多数据都会通过它来传（chuán）输。以方便我们时时监控飞机情况（kuàng），根据需（xū）要随（suí）时（shí）修改飞机航（háng）向。
整套无人机飞控（kòng）工作原理就是地面站开机（jī），规划航线（xiàn），给飞控开机（jī），上传航线至飞控（kòng），再设置自动起飞及降落参数（shù），如（rú）起飞时离地速度（dù），抬头角度（起飞攻角，也称（chēng）迎角），爬升高（gāo）度，结束高度，盘旋半径或直径，清空空速计等，然后检查飞控中的（de）错误、报警，一切正常，开始起飞，盘（pán）旋（xuán）几周后在开始飞向任务点，执（zhí）行任（rèn）务，最后（hòu）在降落，一般郊外建议伞降或手动滑降，根据场（chǎng）地选择（zé）。飞（fēi）机（jī）在（zài）飞行过程中如（rú）果偏离（lí）航线，飞控就会一直纠正这个（gè）错误（wù），一直修正，直到（dào）复位（wèi）为止（zhǐ）。
咨询（xún）航拍服（fú）务可加昆明俊鹰无人机（jī）飞控手（shǒu）老（lǎo）鹰的微信laoyingfly |
