無人機飛控淺談：一.簡要介紹
1.Def.
由于無人機具有可超視距工作；資料采集；自主巡航等功能以及其複雜的動力系統，是以需要一種可部分或代替操作手完成飛行器控制的控制系統，一般定義為飛行控制器 ，簡稱飛控
所謂無人機的飛控，就是無人機的飛行控制系統，
主要有陀螺儀（飛行姿态感覺），加速度計，地磁傳感器，氣壓傳感器，超音波傳感器，光流傳感器，GPS子產品，以及控制電路組成。主要的功能就是自動保持飛機的正常飛行姿态。
2.飛控組成
無人機導航飛控系統常用的傳感器包括角速度率傳感器、姿态傳感器、位置傳感器、迎角側滑傳感器、加速度傳感器、高度傳感器及空速傳感器等，這些傳感器構成無人機導航飛控系統設計的基礎。
1.角速度傳感器
角速度傳感器是飛行控制系統的基本傳感器之一，用于感受無人機繞機體軸的轉動角速率，以構成角速度回報，改善系統的阻尼特性、提高穩定性。
角速度傳感器的選擇要考慮其測量範圍、精度、輸出特性、帶寬等。
角速度傳感器應安裝在無人機重心附件，安裝軸線與要感受的機體軸向平行，并特别注意極性的正确性。
2.姿态傳感器
姿态傳感器用于感受無人機的俯仰、轉動和航向角度，用于實作姿态穩定與航向控制功能。
姿态傳感器的選擇要考慮其測量範圍、精度、輸出特性、動态特性等。
姿态傳感器應安裝在無人機重心附近，振動要盡可能小，有較高的安裝精度要求。
3.高度、空速傳感器
高度、空速傳感器用于感受無人機的飛行高度和空速，是高度保持和空速保持的必備傳感器。一般和空速管、同期管路構成大氣資料系統。
高度、空速傳感器的選擇主要考慮測量範圍和測量精度。一般要求其安裝在空速管附近，盡量縮短管路。
4.位置傳感器
位置傳感器用于感受無人機的位置，是飛行軌迹控制的必要前提。慣性導航裝置、GPS衛星導航接收機、磁航向傳感器是典型的位置傳感器。
位置傳感器的選擇一般要考慮與飛行時間相關的導航精度、成本和可用性等問題。
慣性導航裝置有安裝位置和較高的安裝精度要求，GPS的安裝主要應避免天線的遮擋問題。
磁航向傳感器要安裝在受鐵磁性物質影響最小且相對固定的地方，安裝件應采用非磁性材料制造。
5.飛控計算機
飛控計算機是飛控進行任務規劃、姿态解算等任務的核心部件，一般有MCU和SOC兩種解決方案：
如上圖的DJI NAZA_LITE飛控就采取的是MCU方案，據說該飛控搭載了一塊Cotex-M4™核心的32位單片機，該方案一般配合嵌入式作業系統開發，如Free-RTOS
該方案的主要優勢是開發較為簡單，硬體成本極低，功耗也遠低于SOC方案
上圖為高通開發的無人機飛控，為SOC方案，該方案的主要特征是：飛行器所采集到的圖像、溫度等外挂的任務載荷中的傳感資料一并由晶片處理。在筆者看來，該方案的優勢主要在于減少了無人機和地面站的資料交換量。這樣的設計要求其運算能力較高，是以其能耗也是相當大，類似于帶了台小型計算機在天上運作。但話說回來，在無人機距離信号中繼或接收端較遠時，通過SOC方案産生的較小的資料交換量将有助與提高信号連接配接的穩定性和抗幹擾能力。