从零开始了解无人机丨无人机的基本构成与作用原理
来源:DronePlus无人机联盟
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作者:AUVSC
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发布时间: 2021-03-29
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多旋翼无人机的构成分为4个系统来说，分别是动力系统（包括供电系统）、飞控系统、视频系统、遥控系统....
4. 动力电源：为多旋翼无人机提供能量，直接关系到无人机的悬停时长、最大负载重量和飞行距离等重要指标。通常采用化学电池来作为电动无人机的动力电源，主要包括：镍氢电池，镍铬电池，锂聚合物，锂离子动力电池。其中前两种电池因重量重，能量密度低，现已基本被锂聚合物动力电池所取代。锂聚合物的电池的标称电压是3.7V，满电电压是4.2V,储存电压是3.8V，放电后的保护电压为3.6V。电池的放电能力是以倍率(C)来表示的，它的意思是说按照电池的标称容量最大可达到多大的放电电流。例如，一个1000mAh、10C 的电池，最大放电电流可达1000x10=10000毫安，即10安培(A)。一般这种电池都是由好几块电芯串联到一起的，例如，3S锂电池，就是由三块电芯串联到一起得到的。一般这种电池的放电倍率可以做到很大，而充电倍率一般不超过5C。
2）飞控系统
1. 主控单元：飞行控制系统的核心，通过它将IMU、GPS指南针、舵机和遥控接收机等设备接入飞行控制系统从而实现飞行器自主飞行功能。除了辅助飞行控制以外，某些主控器还具备记录飞行数据的黑匣子功能。
2. IMU（惯性测量单元）：
（友情提示：太长不看，请往下拉）
现在的飞控内部使用的都是由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器和气压计组成的一个IMU，也称惯性测量单元。那么什么是三轴陀螺仪，什么是三轴加速度计，什么是三轴地磁传感器呢，气压计？它们在飞机上起到的是什么作用呢，这三轴又是哪三个轴呢？三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器中的三轴指的就是飞机左右，前后垂直方向上下这三个轴，一般都用XYZ来代表。左右方向在飞机中叫做横滚，前后方向在飞机中叫做俯仰，垂直方向就是Z轴。陀螺都知道，小时候基本上都玩过，在不转动的情况下它很难站在地上，只有转动起来了，它才会站立在地上，或者说自行车，轮子越大越重的车子就越稳定，转弯的时候明显能够感觉到一股阻力，这就是陀螺效应，根据陀螺效应，聪明的人们发明出的陀螺仪。最早的陀螺仪是一个高速旋转的陀螺，通过三个灵活的轴将这个陀螺固定在一个框架中，无论外部框架怎么转动，中间高速旋转的陀螺始终保持一个姿态。通过三个轴上的传感器就能够计算出外部框架旋转的度数等数据。
由于成本高，机械结构的复杂，现在都被电子陀螺仪代替，电子陀螺仪的优势就是成本低，体积小重量轻，只有几克重，稳定性还有精度都比机械陀螺高。说到这，大家也就明白陀螺仪在飞控中起到的作用了吧，它就是测量XYZ三个轴的倾角的。那么三轴加速度计时干什么的呢，刚刚说道三轴陀螺仪就是XYZ三个轴，现在不用说也就明白三轴加速度计也是XYZ三个轴。当我们开车起步的一瞬间就会感到背后有一股推力，这股推力呢就是加速度，加速度是速度变化量与发生这一变化时间的比值，是描述物体变化快慢的物理量，米每二次方秒，例如一辆车在停止状态下，它的加速度是0，起步后，从每秒0米到每秒10米，用时10秒，这就是这辆车的加速度，如果车速每秒10米的速度行驶，它的加速度就是0，同样，用10秒的时间减速，从每秒10米减速到每秒5米，那么它的加速就是负数。三轴加速度计就是测量飞机XYZ三个轴的加速度。
我们日常出行都是根据路标或记忆来寻找自己的面向的，地磁传感器就是感知地磁的，就是一个电子指南针，它可以让飞机知道自己的飞行朝向，机头朝向，找到任务位置和家的位置。气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，这就是人到高原之后为什么会有高原反应了，气压计是通过测量不同位置的气压，计算压差获得到当前的高度，这就是整个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化，例如飞机当前是前倾还是左右倾斜，机头朝向、高度等最基本的姿态数据。
3. GPS指南针模块：包含GPS模块和指南针模块，用于精确确定飞行器的方向及经纬度。
4. LED指示灯模块：用于实时显示飞行状态，是飞行过程中必不可少的，它能帮助飞手实时了解飞行状态。
