目錄
前言
一、總體概況
二、機(jī)身
三、涵道
四、動(dòng)力系統(tǒng)
1、 螺旋槳
?2、電機(jī)
3、電調(diào)
4、電池
五、遙控器
六、自動(dòng)駕駛儀（飛控）
1、組成
（1）傳感器
（2）接口
2、飛控的連接
3、控制邏輯
4、作用
5、產(chǎn)品
七、地面站
八、數(shù)傳
九、深度相機(jī)
總結(jié)
參考文獻(xiàn)
前言
四旋翼飛機(jī)在當(dāng)今時(shí)代越來(lái)越普及，也得到了更加廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹一些四旋翼的基本知識(shí)。
一、總體概況
總體框架主要包括：機(jī)架，動(dòng)力系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)
機(jī)架：機(jī)身，機(jī)臂和起落架
動(dòng)力系統(tǒng)：電機(jī)，電調(diào)，電池和螺旋槳
指揮控制系統(tǒng)：遙控器，遙控器接收機(jī)，GPS接收機(jī)，自駕儀（飛控板），數(shù)傳電臺(tái)和地面站
飛機(jī)內(nèi)部的主要布線如下：
二、機(jī)身
指標(biāo)參數(shù)：
（1）重量
（2）軸距：外圈電機(jī)組成的圓周的直徑
?F450、F550中的“450”、“550”指的是軸距
（3）布局：
三、涵道
涵道作用：
- 保護(hù)槳葉、人
- 提高槳葉拉力效果
- 減少噪音
工作原理：
當(dāng)螺旋槳工作時(shí)，進(jìn)風(fēng)口內(nèi)壁空氣速度快靜壓小，而進(jìn)風(fēng)口外壁靜壓大，因此涵道能產(chǎn)生附加拉力。
四、動(dòng)力系統(tǒng)
動(dòng)力系統(tǒng)主要包括：電機(jī)，電調(diào)，電池和螺旋槳
1、 螺旋槳
- 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，就稱為螺距或槳距
- 螺旋槳一般用4個(gè)數(shù)字表示，其中前面2位是螺旋槳的直徑，后面2位是螺旋槳的螺距。比如：1045槳的直徑為10英寸，而螺距為4.5英寸
- 二葉槳力效應(yīng)更大，但直徑更大
?2、電機(jī)
- 無(wú)刷直流電機(jī)的KV值指的是空載情況下，外加1V電壓得到的電機(jī)轉(zhuǎn)速值（單位：RPM）
- 大型螺旋槳可以選用KV值較小的電機(jī)，而小型螺旋槳可以選用KV值較大的電機(jī)
3、電調(diào)
- 電調(diào)全稱電子調(diào)速器，英文Electronic Speed Control，簡(jiǎn)稱ESC
- 電調(diào)最基本的功能就是電機(jī)調(diào)速
無(wú)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(lái)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。
4、電池
?現(xiàn)在用來(lái)做航模動(dòng)力的電池有很多，常見的有鋰聚合物電池（LiPo）和鎳氫電池（NiMh），主要源于其優(yōu)良的性能與價(jià)格優(yōu)勢(shì)
- 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)。又如2S2P電池表示2片鋰聚合物電池的串聯(lián)，然后兩個(gè)這樣的串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)，總電壓是7.4V，容量是單個(gè)電池的兩倍。
五、遙控器
- 常用的無(wú)線電頻率是72MHz與2.4GHz，目前采用的最多的是2.4GHz遙k控器。
- 2.4GHz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
- 調(diào)制方式為PCM、PPM、脈沖位置調(diào)制三種
六、自動(dòng)駕駛儀（飛控）
1、組成
注：以固定翼為例
- 全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器；
- 慣性測(cè)量單元（IMU），包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、電子羅盤（或磁力計(jì)），目的是得到多旋翼的姿態(tài)信息；
- 氣壓計(jì)：測(cè)量高度；
- 微型計(jì)算機(jī)；
- 接口
（1）傳感器
（2）接口
2、飛控的連接
- 使用數(shù)傳連接地面站和飛控時(shí)，波特率為57600
- 使用usb線連接地面站和飛控，波特率為115200 波特率表示單位時(shí)間內(nèi)傳送的碼元符號(hào)的個(gè)數(shù)，它是對(duì)符號(hào)傳輸速率的一種度量，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來(lái)表示，波特率即指一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)傳輸符號(hào)的個(gè)數(shù)。
- 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中，波特率指單片機(jī)或計(jì)算機(jī)在串口通信時(shí)的速率，指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的變化，即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)模擬線路信號(hào)的速率
- 串行接口簡(jiǎn)稱串口，也稱串行通信接口或串行通訊接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口。串行接口 （Serial Interface）是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信（可以直接利用電話線作為傳輸線），從而大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。
3、控制邏輯
- 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：載體上的加速度計(jì)、陀螺儀這兩種慣性原件，去分別測(cè)出飛行器的角運(yùn)動(dòng)信息和線運(yùn)動(dòng)信息，與初始姿態(tài)、初始航向、初始位置一起交給計(jì)算模塊，由計(jì)算模塊推算出飛機(jī)的姿態(tài)、速度、航向、位置等導(dǎo)航參數(shù)的自主式導(dǎo)航方法。
- 卡爾曼濾波算法：當(dāng)傳感器不足以達(dá)到所需的導(dǎo)航精度，為了補(bǔ)償導(dǎo)航系統(tǒng)的不足，常常使用其他導(dǎo)航設(shè)備減小誤差。卡爾曼濾波算法可以將來(lái)自慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與其他導(dǎo)航裝置的數(shù)據(jù)（如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算的位置對(duì)照GPS接收機(jī)給出的位置信息）加以混合利用，估計(jì)和校正未知的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差。
- PID控制算法：PID控制器是一種線性控制器，它主要根據(jù)給定值和實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差，然后利用偏差給出合理的控制量。采用PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)和軌跡控制。
4、作用
- 感知，解決飛行器在哪里的問(wèn)題；
- 控制，解決飛行器怎么去的問(wèn)題；
- 決策，解決飛行器去哪兒的問(wèn)題；
5、產(chǎn)品
- APM：全名Ardupilot Mega，2007年推出的基于Arduino平臺(tái)研發(fā)的自動(dòng)駕駛儀，是較為早期開源并且持續(xù)至今的開源無(wú)人機(jī)項(xiàng)目?，F(xiàn)在已經(jīng)停產(chǎn)。
- Pixhawk：前身是APM，由于APM的處理器接近滿負(fù)荷（8位處理器），所以硬件廠商3DR推出了32位ARM處理器，第一代產(chǎn)品是PX4系列，第二代產(chǎn)品是Pixhawk。
七、地面站
- 一個(gè)調(diào)試，檢測(cè)飛控的工具。
- 比較常見的有Mission Planner（簡(jiǎn)稱MP）和QGroundControl（簡(jiǎn)稱QGC），傳輸協(xié)議都是MAVLink。 MP地面站主要用APM固件多一些 QGC地面站用PX4固件多一點(diǎn)
- MAVLink：一種輕量級(jí)的傳輸協(xié)議，用于無(wú)人機(jī)之間或機(jī)載組件之間的通信。
八、數(shù)傳
數(shù)傳是用于飛控和地面站之間的數(shù)據(jù)傳輸。簡(jiǎn)單說(shuō)是一條數(shù)據(jù)線，但是它是無(wú)線的。目的是調(diào)參方便、遙測(cè)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控，不用插線，而且可以在飛行過(guò)程中調(diào)參，傳回飛控的飛行數(shù)據(jù)。
九、深度相機(jī)
總結(jié)
本文簡(jiǎn)要記錄四旋翼無(wú)人機(jī)的基本組成文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-803613.html
參考文獻(xiàn)
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