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一文读懂无人机是怎么工作的?

发布时间:2021-09-23 12:51:26

来源:ror体育软件

  无人机作为密度大于空气的飞行器,其飞行的原理是与有人机一样的。“凭虚御风”而飞翔。往高深些说就是“伯努利原理(空气流速大的地方压强小)”。

  具体来说:固定翼无人机,其机翼外形让上下面空气流速不一样,产生了压力差,空气将其托举于长空;

  多旋翼与无人直升机同理(其实也可以想象成电风扇)。再详细一点的说,如下图所示(沿Z轴),垂直运动时四轴飞行器最简单也是最容易实现的控制状态。保持电机M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8的转速相同,它们产生的扭矩刚好可以相互平衡,四轴不会发生水平面内的旋转,逐渐增大电机的转速,当产飞行器产生的升力可以克服自身的重力,飞行器就可以实现垂直向上运动;当升力与重力相等时,飞行器实现悬停;降低飞机的转速,飞行器垂直向下运动,直至降落。

  是伟大的陀螺仪(角速率传感器)赋予了无人机平衡感,无人机可以感知自己的姿态,通过自动控制系统就可以像有驾驶员一样保持平衡。

  无人机与航模最大的区别就是拥有飞控(自动驾驶仪)、拥有自主飞行的能力。飞控被看做无人机的核心、也是最有技术含量的部分。然而无人机的导航原理其实并不是那么高深,它与我们路痴走路是一样的。

  当然了,无人机是在三维空间里运动,还需要考虑高度。GPS卫星定位也有高度信息,但是精度不高(高度误差是水平定位的2-3倍)。所以还需要融合气压高度计的数据。

  军用和工业级无人机的飞控则要求有惯性导航系统做辅助,就是让无人机有一定的方向感,蒙上眼睛走路也能走个大概其。也是利用的陀螺仪,当然需要精度更高的陀螺仪、加速度计,更需要复杂的算法做支持。

  通过螺旋桨自转时与空气的阻力转向(为了抵消自旋力矩,所以一般多旋翼都是偶数对桨、所以要区分正反桨)。

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