無人機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).ppt

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1、Success Always Belongs To Those Prepared!Drone Technology Seminar In ShangHai無人機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錫月科技 曹君超 常見無人機(jī)分類（ a） 固 定 翼優(yōu) 點(diǎn) ： 續(xù) 航 時(shí) 間 最 長 、 飛 行 效 率 最 高 、 載 荷 最 大缺 點(diǎn) ： 必 須 要 助 跑 ， 降 落 的 時(shí) 候 必 須 要 滑 行（ b） 直 升 機(jī)優(yōu) 點(diǎn) ： 垂 直 起 降 缺 點(diǎn) ： 續(xù) 航 時(shí) 間 沒 有 優(yōu) 勢 ， 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 、 維 護(hù) 成 本 高（ c） 多 旋 翼優(yōu) 點(diǎn) ： 垂 直 起 降 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 簡 單

2、、 易 維 護(hù)缺 點(diǎn) ： 載 重 和 續(xù) 航 時(shí) 間 都 更 差 固定翼 模型飛機(jī)一般與載人的飛機(jī)一樣，主要由機(jī)翼、尾翼、機(jī)身、起落架和舵機(jī)等組成。 固定翼的重要組成部分及相關(guān)職能1、機(jī)翼(由主翼及副翼兩部分組成)是模型飛機(jī)在飛行時(shí)產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機(jī)飛機(jī)飛行時(shí)的橫側(cè)安定，可控制飛機(jī)做出橫滾等動(dòng)作。2、尾翼（由水平安定面及升降舵兩部分組成）和垂直尾翼（由垂尾安定面及方向舵兩部分組成）兩部分。水平尾翼可保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飛機(jī)飛行時(shí) 的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飛機(jī)的升降， 垂直尾翼上的方向舵可控制模型飛機(jī)的飛行方向。3、螺旋槳和發(fā)動(dòng)機(jī)它是固定翼

3、飛機(jī)產(chǎn)生飛行動(dòng)力的裝置。4、舵機(jī)與遙控器接收機(jī)搭配一起使用，執(zhí)行遙控器發(fā)射的指令。主要 參數(shù)是扭力、靈敏度、重量、尺寸。一般一架固定翼汽油飛機(jī)至少需要配6個(gè)舵機(jī)（副翼2個(gè)、升降舵2個(gè)、方向舵1個(gè)、油門1個(gè)）。 直升機(jī) 機(jī) 翼 螺 旋 槳 ： 同 軸 雙 槳 （ 抵 消 反 扭 矩 ） 、 水 平 尾 翼 和 垂 直 尾翼 、 起 落 架 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 、 機(jī) 身 和 操 縱 控 制 部 分 組 成 。 多旋翼和四旋翼 除了機(jī)械結(jié)構(gòu)上的差異，一個(gè)是4組動(dòng)力系統(tǒng)，一個(gè)是6組動(dòng)力系統(tǒng)，無本質(zhì)區(qū)別，都是3個(gè)力矩和1個(gè)拉力，六旋翼控制分配更靈活。 無人機(jī)和航模 四旋翼無人機(jī)硬件總體介紹 即 “ 飛 控

4、 板 ” PX4硬 件 構(gòu) 成 多旋翼機(jī)身布局 綠色為一組電機(jī)，灰色為一組電機(jī) 十 、X 模式無人機(jī) 飛 控 方 向 一 致 一 組 電 機(jī) 控 制 單 軸 運(yùn) 動(dòng) 靈 活 兩 組 電 機(jī) 同 時(shí) 控 制 單 軸 運(yùn) 動(dòng) 穩(wěn) 定 四旋翼旋翼機(jī)架基本結(jié)構(gòu) 相同軸距下的環(huán)抱式無人機(jī)機(jī)架和開放式無人機(jī)機(jī)架。環(huán)抱式無人機(jī)機(jī)架安全適合教學(xué)，但是續(xù)航比開放式低一些。 軸距 軸距是指對(duì)軸兩個(gè)電機(jī)之間的距離，通常是用來衡量四旋翼尺寸的重要參數(shù)。根據(jù)軸距我們才能進(jìn)行電機(jī)和槳葉的選型。軸距越大，槳葉越大，升力越大，需要的轉(zhuǎn)速就降低。 機(jī)架材料選型 高穩(wěn)定性 高轉(zhuǎn)換率 剛度大 機(jī)架起落架 起 落 架 支撐四旋翼的重

5、力 減小起飛時(shí)的地效 消耗和吸收四旋翼在著陸時(shí)的撞擊能量 動(dòng)力系統(tǒng)槳葉作用1）螺旋槳是直接產(chǎn)生多旋翼運(yùn)動(dòng)所需的力與力矩的部件。2）合適的螺旋槳對(duì)提高多旋翼性能和效率有著直接的影響。 考慮到電機(jī)效率會(huì)隨螺旋槳尺寸變化而變化，所以合理匹配的螺旋槳可以使電機(jī)工作在更高效的狀態(tài)，從而保證在產(chǎn)生相同拉力情況下消耗更少的能量，進(jìn)而提高續(xù)航時(shí)間。 動(dòng)力系統(tǒng)槳葉 提供同樣拉力的情況下，兩槳葉比三槳葉尺寸大 兩組正牙，兩組反牙抑制自旋轉(zhuǎn)槳葉型號(hào)含義（例1045）1045的含義是，螺旋槳的直徑是10英寸，螺距是4.5英寸。螺距是什么呢？假設(shè)螺旋槳在一種不能流動(dòng)的介質(zhì)中旋轉(zhuǎn)，那么螺旋槳每轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)向前進(jìn)一個(gè)距離，

6、就稱為螺距或槳距（Propeller Pitch）。 動(dòng)力系統(tǒng)槳葉材質(zhì)及選型 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，控制起來更靈敏。更重要的是，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，改變轉(zhuǎn)速所消耗的能量就越小，因此能提高飛行效率。因此，為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在不改變外形和強(qiáng)度的前提下，有些特制的螺旋槳內(nèi)部材質(zhì)還會(huì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)。一般有碳纖維、塑料、木制等材料。碳纖維槳比塑料槳貴幾乎2倍。以下是碳纖維槳的優(yōu)勢: 碳纖維槳?jiǎng)傂暂^好，因此產(chǎn)生振動(dòng)和噪音較少 較塑料槳，更輕，強(qiáng)度更大 適用于高KV值電機(jī)，控制響應(yīng)比較迅速。然而，當(dāng)發(fā)生墜機(jī)時(shí)，因?yàn)樘祭w維槳?jiǎng)傂詮?qiáng)，電機(jī)將吸收大部分的沖擊力。木槳一般更重，也更貴，比較適用于較大載重的多旋翼。 動(dòng)力系統(tǒng)無

7、刷電機(jī) 有 刷 電 機(jī) 無 刷 電 機(jī) 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī)常 見 模 型 用 有 刷 、 無 感 無 刷 、 有 感 無 刷 電 機(jī) 對(duì) 比 。 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī)1、沒有碳刷，理論上轉(zhuǎn)子無需和外界有導(dǎo)體上的鏈接。2、在運(yùn)行過程中，無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是靠交流電的頻率決定的，所以頻率越高無刷電機(jī)可以轉(zhuǎn)得越快。3、無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是嚴(yán)格按照KV值設(shè)定的，1000KV表示每一伏特供電，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快1000轉(zhuǎn)。所以電壓為5V時(shí)，1000kv的無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速5000rpm。4、在運(yùn)行過程中，同樣轉(zhuǎn)速電機(jī)的扭力是靠電調(diào)輸出的電流強(qiáng)度決定的，電流越 大扭力越大。(理想狀態(tài)下，我們“聰明”的無刷電調(diào)會(huì)不斷“監(jiān)測”我們的電

8、機(jī)是否需要更大的扭力，同時(shí)也會(huì)保證扭力不過剩，以免浪費(fèi)表情) 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī)命名 相對(duì)有刷電機(jī)，無刷電機(jī)的命名好理解很多，只和它的尺寸有關(guān)。電機(jī)的尺寸取決于定子的大小，由一個(gè)四位數(shù)字來表示。例如2205（或?qū)懗?205）電機(jī)，前兩個(gè)數(shù)字代表定子直徑 （單位mm），后兩個(gè)數(shù)字代表定子高度（單位mm），因此2205電機(jī)表示電機(jī)定子直徑是22mm，定子高度為5mm。 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī) 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī) 動(dòng)力系統(tǒng)無刷電機(jī) 單 只 電 機(jī) 在 滿 載 運(yùn) 行 時(shí) ， 拉 力 約 6 3 0 g Bird Drone 2 5 0 的 機(jī) 身 重 量 為 0 .9 kg。 結(jié) 合 機(jī) 身 材 料 可 知

9、， 電 機(jī) 尺 寸 越 大 ，拉 力 與 機(jī) 身 重 量 的 比 例 約 大 ， 續(xù) 航 時(shí) 間可 增 長 。 軸 距 與 動(dòng) 力 選 擇無人機(jī)起飛重量決定電機(jī)大小 電機(jī)大小決定槳葉大小槳葉大小決定無人機(jī)軸距 基礎(chǔ)油門量用于抵消無人機(jī)自身重量基礎(chǔ)油門建議不超過60% 軸 距 與 動(dòng) 力 選 擇 槳 葉 與 軸 距 選 擇每個(gè)旋翼之間旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流相互不影響，同時(shí)保持旋翼結(jié)構(gòu)緊湊，推出以下公式： 注： rp 為槳葉大小 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 向 選 擇 機(jī)頭 電機(jī)轉(zhuǎn)向決定正反電機(jī)安裝位置 電機(jī)決定正反槳的槳葉以及電調(diào)的接線 電機(jī)序號(hào)與PWM標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng) PWM接 線 動(dòng)力系統(tǒng)選擇成品電調(diào)電調(diào)的主要參數(shù)指標(biāo)有：

10、（1）最大持續(xù)/峰值電流無刷電調(diào)最主要的參數(shù)是電調(diào)的功率，通常以安數(shù)A來表示，如10A、 20A、30A。不同電機(jī)需要配備不同安數(shù)的電調(diào)，安數(shù)不足會(huì)導(dǎo)致電調(diào)甚至電機(jī)燒毀。 最大持續(xù)電流指的是在正常工作模式下的持續(xù)輸出電流 峰值電流指的是電調(diào)能承受的最大瞬時(shí)電流。（2）電壓范圍 電調(diào)能夠正常工作所允許輸入的電壓范圍也是非常重要的參數(shù)。一般在電調(diào)說明書上可以看到標(biāo)注例如“3-4S LiPo”字樣，表示這個(gè)電調(diào)適用于3到4節(jié)電芯串聯(lián)的鋰聚合物電池，也就是說它的電壓范圍為11.1V14.8V。（3）可編程性通過內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置，可以讓電調(diào)最佳的性能。 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 摘自好盈電調(diào)說明書 油門行程很關(guān)鍵：

11、直接關(guān)系PWM輸出的物理意義。 PWM精度要設(shè)置恰當(dāng)，在電調(diào)允許范圍內(nèi)盡可能高。 安全起見，電調(diào)初始化時(shí)必須取下螺旋槳！PWM輸出范圍： 01000 與 0100 的控制精度區(qū)別。 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào)油門行程很關(guān)鍵： 直接關(guān)系PWM輸出的物理意義。 PWM精度要設(shè)置恰當(dāng)，在電調(diào)允許范圍內(nèi)盡可能高。 安全起見，電調(diào)初始化時(shí)必須取下螺旋槳！PWM輸出范圍： 01000 與 0100 的控制精度區(qū)別。 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào)橋路驅(qū)動(dòng) 六步換相電流流向六步換相電流波形 BLHeliSuite：推 薦 開 源 電 調(diào) 項(xiàng) 目 ：https:/ 7 1 2 /BLHeliSuite 動(dòng)力系統(tǒng)反向電動(dòng)勢檢測反電動(dòng)勢波形 無

12、感：反向電動(dòng)勢法，體積小、初步扭矩小。有感：霍爾元件測量位置法，體積大，初步扭矩大。有感：編碼器測量位置法，體積最大，初步扭矩大，昂貴。 電 調(diào) 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 電調(diào)3相 任意交換2相 改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向 機(jī)架減震板 已 加 載 減 震 球 的 高 度 數(shù) 據(jù)未 加 載 減 震 球 的 高 度 數(shù) 據(jù) 吸收高頻的微小振動(dòng)，減少給傳感器帶來的高頻噪聲。 減震設(shè)計(jì)減振意義：（1）飛控板上的加速度傳感器對(duì)振動(dòng)十分敏感，而加速度信號(hào)直接關(guān)系到姿態(tài)角和位置的估計(jì)，因此十分重要。具體地： 加速度信號(hào)直接關(guān)系到姿態(tài)角和姿態(tài)角速率的估計(jì)。 飛控程序融合了加速度計(jì)和氣壓計(jì)、 GPS數(shù)據(jù)來估計(jì)飛行器的位置。而在飛行

13、器定高、懸停、返航、導(dǎo)航、定點(diǎn)和自主飛行模式下，位置估計(jì)很關(guān)鍵。（2）減振另外一個(gè)重要的作用是提高成像的質(zhì)量，這樣就可以不 依賴云臺(tái)。這對(duì)于多旋翼的小型化至關(guān)重要。 振動(dòng)來源電 機(jī) 電 機(jī) 能 夠 平 滑 穩(wěn) 定 運(yùn) 行 ； 槳 夾 需 要 和 電 機(jī) 軸 承 、 螺 旋 槳 中 心 共 軸 ， 避 免 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) 產(chǎn) 生 偏 心 力 ；螺 旋 槳 螺 旋 槳 平 衡 調(diào) 節(jié) 器 ； 螺 旋 槳 應(yīng) 匹 配 機(jī) 架 型 號(hào) 和 機(jī) 體 重 量 ， 并 在 順 逆 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) 具 有 相 同 的 韌 性 ； 碳 纖 維 螺 旋 槳 比 較 合 適 ； 碳 纖 維 螺 旋 槳 價(jià)

14、格 低 、 剛 度 大 ， 但 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) 存 在 安 全 隱 患 ； 低 速 大 螺 旋 槳 相 比 于 高 速 小 槳 效 率 更 高 ， 但 是 振 動(dòng) 較 大 ； 電 機(jī) 模 塊 在 不 平 衡 升 力 時(shí) 繞 螺 旋 槳 軸 會(huì) 產(chǎn) 生 扭 轉(zhuǎn) ， 所 以 低 速 大 槳 使 機(jī) 架 韌性 更 差 。 振 動(dòng) 強(qiáng) 度 約 束 1 ） 一 般 在 多 旋 翼 橫 向 振 動(dòng) 強(qiáng) 度 低 于 0 .3 g， 在 縱 向 振 動(dòng) 要 求 低 于 0 .5 g。 2 ） 實(shí) 際 工 程 中 要 求 所 有 軸 振 動(dòng) 強(qiáng) 度 在 0 .1 g之 內(nèi) 。 動(dòng)力系統(tǒng)斷槳原因分析 1 . 在 大

15、載 重 下 ， 槳 葉 上 下 揮 舞 會(huì) 導(dǎo) 致 剛 性 大 的 槳 很 容 易 折 斷 。2 . 機(jī) 身 過 重 ， 導(dǎo) 致 槳 葉 上 抬 折 斷 。 動(dòng)力系統(tǒng)電池 現(xiàn)在可用來做航模動(dòng)力的電池種類很多，常見的有鋰聚合物電池（LiPo）和鎳氫電池（NiMh），主要源于其優(yōu)良的性能和便宜的價(jià)格優(yōu)勢。A. 電壓 鋰電池組包含兩部分：電池和鋰電池保護(hù)線路。 單節(jié)電壓3.7V，3S1P表示3片鋰聚合物電池的串聯(lián)，電壓是11.1V，其中：S是串聯(lián)，P表示并聯(lián)。 不僅在放電過程中電壓會(huì)下降，而且由于電池本身具有內(nèi)阻，其放電電流越大，自身由于內(nèi)阻導(dǎo)致的壓降就越大，所以輸出的電壓就越小。B. 容量 電池的

16、容量是用毫安時(shí)來表示的。 5000毫安時(shí)的電池表示該電池以5000毫安的電流放電可以持續(xù)一小時(shí)。但是，隨著放電過程的進(jìn)行，電池的放電能力在下降，其輸出電壓會(huì)緩慢下降，所以導(dǎo)致其剩余電量與放電時(shí)間并非是線性關(guān)系。C. 放電倍率 一般充放電電流的大小常用充放電倍率來表示，即充放電倍率=充放電電流/額定容量。 例如：額定容量為100Ah的電池用20A放電時(shí)，其放電倍率為0.2C。 動(dòng)力系統(tǒng)電池思考一下： 為何動(dòng)力鋰電池會(huì)過放，并且沒有過放保護(hù)？ 飛控系統(tǒng) 飛控系統(tǒng)就像無人機(jī)的心臟一般，它總控著所有外圍硬件的運(yùn)作、無人機(jī)的飛行狀態(tài)和與地面站通訊等核心任務(wù)。BirdDrone的飛控系統(tǒng)主要包含了慣性傳感

17、器單元（MPU6500和LSM303D）、燒錄仿真單元、高度位置信息傳感器單元（MS5611（氣壓計(jì)）和U-Blox（GPS）、通信單元（藍(lán)牙2.4G）與各類預(yù)留接口等。 飛控系統(tǒng)的作用1） 導(dǎo)航。導(dǎo)航就是解決“多旋翼在哪”的問題。如何發(fā)揮各自傳感器優(yōu)勢，得到準(zhǔn)確的位置和姿態(tài)信息，是飛控系統(tǒng)要做的首要的事情。 2） 控制?？刂凭褪墙鉀Q“多旋翼怎么去” 的問題。首先得到準(zhǔn)確的位置和姿態(tài)信息，之后根據(jù)任務(wù)，通過算法計(jì)算出控制量，輸出給電調(diào)，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 3） 決策。決策就是解決“多旋翼去哪兒” 的問題。去哪兒可能是操作 手或者外界自主導(dǎo)航傳感器決定的，也可能是為了安全，按照規(guī)定流程的緊急處理

18、方案。 飛行專業(yè)遙控器 適用于多旋翼、固定翼、滑翔機(jī)和直升機(jī)等，每個(gè)開關(guān)和操作桿對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)通道。 遙控器信號(hào)接收機(jī) PPM解碼板 遙控接收機(jī)PPM解碼板用于連接接收機(jī)的各個(gè)通道，并轉(zhuǎn)換為符合PPM協(xié)議的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行輸出。 遙控器通訊協(xié)議（PPM） PWM信號(hào)被廣泛用于舵機(jī)控制，但是它有一個(gè)明顯的缺陷，就是有多少個(gè)舵機(jī)就需要多少個(gè)控制線路。而很多時(shí)候不希望線路太多，尤其是遙控器的無線信號(hào)，只可能有一路通信要傳遞多路舵機(jī)控制信息，于是PPM信號(hào)誕生了。 PPM（脈沖位置調(diào)制）在上個(gè)世紀(jì)，航模領(lǐng)域中主要使用這種信號(hào)作為遙控器的主要無線通信協(xié)議，后來被用于教練線和模擬器。該信號(hào)使用多個(gè)脈沖作為一組，

19、并以組為單位周期性發(fā)送，通過組內(nèi)各個(gè)脈沖之間的寬度來傳輸相應(yīng)通道的舵機(jī)控制信息。 PPM通 信 協(xié) 議 高 電 平 有 效 。高 電 平 電 壓 ： 常 見 4 .8 6 V。信 號(hào) 周 期 ： 2 4 ms 單 個(gè) 脈 沖 寬 度 ： 0 .4 ms 脈 沖 間 距 ： 0 .9 ms至 2 .1 ms 遙控器通訊協(xié)議（S.bus）S.bus硬件協(xié)議 S.bus使用RS232C串口的硬件協(xié)議作為自己的硬件運(yùn)行基礎(chǔ)。 使用TTL電平，即3.3V。 使用負(fù)邏輯，即低電平為“1”，高電平為“0”。 波特率：100000（100k）注意：不兼容波特率115200。S.bus軟件協(xié)議 每幀數(shù)據(jù)還有25

20、字節(jié)。 每字節(jié)含有12個(gè)比特，使用1個(gè)起始位“0”，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)奇校驗(yàn)位（8個(gè)數(shù)據(jù)位中1的數(shù)量為奇數(shù)則此位為“1”否則為“0”），兩個(gè)終止位 “1”。 采用LSB first方式發(fā)送，即最低有效位（二進(jìn)制數(shù)據(jù)右側(cè)）先發(fā)。 幀頭：1111 0000（二進(jìn)制）， 幀尾：0000 0000（二進(jìn)制）。 數(shù)據(jù)：從第1數(shù)據(jù)字節(jié)起，到第22字節(jié)，一共有數(shù)據(jù)位176個(gè)，它們按照順序分別是通道1至通道16的舵機(jī)控制數(shù)據(jù)，每個(gè)通道占11比特。取值范圍是02047。 第23字節(jié)我管它叫做“功能字節(jié)”，第0比特為數(shù)字通道1的值，第1比特為數(shù)字通道2的值，第2比特為丟幀信息，第3比特為失效保護(hù)開關(guān)，第47比特暫

21、時(shí)保留沒用。 遙控器和接收機(jī)1 ） 頻 率 常 用 的 無 線 電 頻 率 是 7 2 MHz與 2 .4 GHz， 目 前 采 用 的 最 多 的 是 2 .4 GHz遙控 器 。 2 .4 GHz技 術(shù) 屬 于 微 波 領(lǐng) 域 ， 有 如 下 幾 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) ： 頻 率 高 、 同 頻 幾 率 小 、功 耗 低 、 體 積 小 、 反 應(yīng) 迅 速 、 控 制 精 度 高 。 2 .4 G微 波 的 直 線 性 很 好 ， 換 句 話 說 ， 控 制 信 號(hào) 的 避 讓 障 礙 物 的 性 能 就差 了 。 控 制 模 型 過 程 中 ， 發(fā) 射 天 線 應(yīng) 與 接 收 天 線 有 效 的

22、形 成 直 線 ， 盡 量避 免 遙 控 模 型 與 發(fā) 射 機(jī) 之 間 有 很 大 的 障 礙 物 （ 如 房 屋 及 倉 庫 等 ） 。2 ） 通 道 一 個(gè) 通 道 對(duì) 應(yīng) 一 個(gè) 獨(dú) 立 的 動(dòng) 作 ， 一 般 有 6 通 道 和 1 0 通 道 。 多 旋 翼 在控 制 過 程 中 需 要 控 制 的 動(dòng) 作 路 數(shù) 有 ： 上 下 、 左 右 、 前 后 、 旋 轉(zhuǎn) 所 以 最 低得 4 通 道 遙 控 器 。 3 ） 美 國 手 和 日 本 手 美 國 手 和 日 本 手 就 是 遙 控 桿 對(duì) 應(yīng) 的 控 制 通 道 的 設(shè) 置 不 同 。 美 國 左 手操 作 桿 是 “ 升

23、 降 +偏 航 ” ， 右 手 為 “ 俯 仰 +滾 轉(zhuǎn) ” 。 日 本 手 則 相 反 。 目 前 ，國 內(nèi) 以 美 國 手 遙 控 器 為 主 。 遙控器和接收機(jī)4 ） 油 門 油 門 桿 不 會(huì) 自 動(dòng) 回 中 ， 最 低 點(diǎn) 為 0 %油 門 ， 最 高 點(diǎn) 為 1 0 0 %油 門 。 這 種 油門 主 要 對(duì) 應(yīng) 的 是 期 望 的 推 力 的 大 小 , 稱 直 接 式 油 門 。 還 有 一 種 油 門 是 松 手 油 門 自 動(dòng) 回 中 ， 屬 于 增 量 式 油 門 。 這 種 油 門 大 小對(duì) 應(yīng) 的 是 期 望 的 速 度 大 小 。 油 門 回 中 ， 多 旋 翼 的

24、 期 望 速 度 為 零 ， 也 就 意味 著 多 旋 翼 在 當(dāng) 地 懸 停 。5 ） 遙 控 距 離 根 據(jù) 功 率 不 同 ， 遙 控 器 控 制 的 距 離 也 有 所 不 同 。 遙 控 器 上 也 可 以 使用 帶 有 功 率 放 大 （ Power Amplifier， PA） 模 塊 ， 帶 有 鞭 狀 天 線 ， 可 以 增大 操 控 距 離 。 云臺(tái)工作原理 通過角度傳感器測量角度，進(jìn)一步姿態(tài)是由兩臺(tái)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)接受來自控制器的信號(hào)精確地運(yùn)行定位。指標(biāo)參數(shù)1）重量2）負(fù)載重量3）角度控制精度 目前的云臺(tái)的控制精度 都能在 0.024）最大可控轉(zhuǎn)速5）可控轉(zhuǎn)動(dòng)范圍

25、 地面站 地 面 站 軟 件 是 多 旋 翼 地 面 站 的 重 要 組 成 部 分 。 操 作 員 通 過 地 面 站 系 統(tǒng) 提 供 的 鼠 標(biāo) 、 鍵 盤 、 按 鈕 和 操 控 手 柄 等 外 設(shè) 來 與 地 面 站軟 件 進(jìn) 行 交 互 。 預(yù) 先 規(guī) 劃 好 本 次 任 務(wù) 的 航 跡 ， 對(duì) 多 旋 翼 的 飛 行 過 程 中 飛 行 狀 況 和 姿 態(tài) 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí)監(jiān) 控 和 修 改 任 務(wù) 設(shè) 置 以 干 預(yù) 多 旋 翼 飛 行 。 任 務(wù) 完 成 后 還 可 以 對(duì) 任 務(wù) 的 執(zhí) 行 記 錄 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 分 析 。 可 以 在 地 面 站 上 對(duì) 多 旋 翼 的 控

26、 制 參 數(shù) 進(jìn) 行 在 線 的 調(diào) 參 。 視覺系統(tǒng) 在無人機(jī)的室外飛行中，一般使用GPS作為定位系統(tǒng)，而室內(nèi)GPS的信號(hào)又及其微弱，所以我們采用攝像頭模組組成的視覺系統(tǒng)作為四旋翼在室內(nèi)飛行的眼鏡。Bird- Vision視覺系統(tǒng)是搭載了錫月科技自主整合的OpenCV機(jī)器視覺庫的Linux操作系統(tǒng)，硬件采用博通公司的BCM2837處理器（四核64位，主頻為1.2GHz）以及500萬像素的 攝像頭。用戶可進(jìn)行局域網(wǎng)在線訪問并且直接采用Python語言進(jìn)行最直觀的視覺導(dǎo)航程序編寫，擴(kuò)展性強(qiáng)且功能強(qiáng)大。 無線接收機(jī) 飛控系統(tǒng)需要將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與上位機(jī)進(jìn)行無線通訊，所以需要無線接收機(jī)。在Bird Dro

27、ne的無線通訊系統(tǒng)中，我們是用的是藍(lán)牙串口通信模塊， 是基于 Bluetooth Specification V2.0 帶 EDR 藍(lán)牙協(xié)議的數(shù)傳模塊。無線工作頻段為2.4GHz ISM，調(diào)制方式是GFSK。模塊最大發(fā)射功率為4dBm，接收靈敏度-85dBm，板載PCB天線，可以實(shí)現(xiàn) 10 米距離通信。缺點(diǎn)：通訊距離短，所以可以采用數(shù)傳裝置來遠(yuǎn)距離通信。 數(shù)傳 數(shù)傳電臺(tái)是指借助DSP 技術(shù)和無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。采用數(shù)字信號(hào)處理、 數(shù)字調(diào)制解調(diào)、 具有前向糾錯(cuò)、均衡軟判決等功能的無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái) 。數(shù)傳電臺(tái)一端接入計(jì)算機(jī)（地面站軟件），一端接入多旋翼飛控系統(tǒng)中，通訊采用一定協(xié)

28、議進(jìn)行，從而保持自駕儀與地面站的雙向通訊。 數(shù)傳指標(biāo) 1）頻率?？蛇x擇： 433MHz或915MHz。 美洲地區(qū)可用 915 MHz，歐洲和中國等一般用 433 MHz，對(duì)915 MHz頻段是禁用的。 2）傳輸距離一般為幾百米以上至幾公里 3） 傳輸速率通訊協(xié)議 通信協(xié)議又稱通信規(guī)程，是指通信雙方對(duì)數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。只要按 照一定的通訊協(xié)議，可以使得地面站軟件通用起來，可以兼容不同的飛控（自駕儀）。 MAVLink通訊協(xié)議是一個(gè)為微型飛行器設(shè)計(jì)的非常輕巧的、只由頭文件構(gòu)成的信息編組庫。 MAVLink最初由L. Meier根據(jù)LGPL（Lesser General Public License） 許可在2009年初發(fā)表。 感謝各位的批評(píng)指正