無人機(jī)的飛行原理及控制方法(以四旋翼無人機(jī)為例)
四旋翼無人機(jī)一般是由檢測模塊，控制模塊，執(zhí)行模塊以及供電模塊組成。
檢測模塊實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前姿態(tài)進(jìn)行量測；執(zhí)行模塊則是對當(dāng)前姿態(tài)進(jìn)行解算，優(yōu)化控制，并對執(zhí)行模塊產(chǎn)生相對應(yīng)的控制量；供電模塊對整個系統(tǒng)進(jìn)行供電。
四旋翼無人機(jī)機(jī)身是由對稱的十字形剛體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，材料多采用質(zhì)量輕、強(qiáng)度不錯的碳素纖維。
在十字形結(jié)構(gòu)的四個端點(diǎn)分別安裝一個由兩片槳葉組成的旋翼為飛行器提供飛行動力，每個旋翼均安裝在一個電機(jī)轉(zhuǎn)子上，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)控制每個旋翼的轉(zhuǎn)速，來提供不同的升力以實(shí)現(xiàn)各種姿態(tài)；每個電機(jī)均又與電機(jī)驅(qū)動部件、中心控制單元相連接，通過中心控制單元提供的控制信號來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速大?。籌MU慣性測量單元為中心控制單元提供姿態(tài)解算的數(shù)據(jù)，機(jī)身上的檢測模塊為無人機(jī)提供了解自身位姿情況直接的數(shù)據(jù)，為四旋翼無人機(jī)后期實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的自主飛行提供了確定。
現(xiàn)將位于四旋翼機(jī)身同一對角線上的旋翼歸為一組，前后端的旋翼沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而可以產(chǎn)生順時針方向的扭矩；而左右端旋翼沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生逆時針方向的扭矩，如此四個旋翼旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭矩便可相互之間抵消掉。由此可知，四旋翼飛行器的所有姿態(tài)和位置的控制都是通過調(diào)節(jié)四個驅(qū)動電機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)的。一般來說，四旋翼無人機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)主要分為懸停、垂直運(yùn)動、滾動運(yùn)動、俯仰運(yùn)動以及偏航運(yùn)動五種狀態(tài)。
無人機(jī)因?yàn)榫哂懈呖侦`活且不受地形限制的優(yōu)點(diǎn)，在、巡檢、安防等區(qū)域有著普遍的應(yīng)用，也讓該區(qū)域的智能化與速率好化普遍地提升。但守舊行業(yè)應(yīng)用無人機(jī)也存在人員編制、技術(shù)水平、成本與管理等方面的局限性，因此自動化無人機(jī)場應(yīng)運(yùn)而生，通過實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自動起降、自動巡航、自動充電，解決無人機(jī)在行業(yè)應(yīng)用中的局限性。是，以自動機(jī)場為基礎(chǔ)的全自動飛行系統(tǒng)可以的實(shí)現(xiàn)無人機(jī)作業(yè)的自動化和遠(yuǎn)程化，進(jìn)一步降低巡檢工作對人工的依賴，提升作業(yè)任務(wù)的即時響應(yīng)能力。通過無人機(jī)在多個自動機(jī)場之間的跳飛還可以擴(kuò)展無人機(jī)的作業(yè)范圍。全自動飛行系統(tǒng)可以幫助各個行業(yè)的客戶良好的應(yīng)用工業(yè)無人機(jī)，助力無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的快發(fā)展。
無人機(jī)指的是由控制站管理(包括遠(yuǎn)程操縱或自主飛行)的無人駕駛飛行器(或航空器)的統(tǒng)稱，而通常我們說的無人機(jī)主要是指旋翼飛行器。無人機(jī)種類繁多，包含但不限于四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)、混合翼無人機(jī)等等。“無人機(jī)機(jī)場”(也稱為無人機(jī)機(jī)庫，或無人機(jī)蜂巢)，這個詞是由drone(無人機(jī))和airport(機(jī)場)組合而成的，是指為專為無人機(jī)設(shè)計、用的停放場所，功能不同無人機(jī)機(jī)場包含的內(nèi)容相差大，可以是半自動的、也可以是無人值守的全自動系統(tǒng)。目前，市面上的主流無人機(jī)機(jī)場的主要功能有：
1、停放無人機(jī)：無人機(jī)戶外存放、防護(hù)的場所。
2、自主充電：無人機(jī)場內(nèi)置電池，可自動完成無人機(jī)電池替換(或充電)，并將換下的電池自動充電，無人機(jī)能進(jìn)行高頻次、密集型巡飛任務(wù)。
3、自主巡檢：運(yùn)用GPS、圖像識別、AI飛行等核心技術(shù)，無人機(jī)自主決策航跡、姿態(tài)、拍攝參數(shù)，獲取質(zhì)量好巡檢數(shù)據(jù)。
4、一鍵起飛：無人機(jī)無任務(wù)時，會停放在自動機(jī)場內(nèi)，有任務(wù)時可隨時從機(jī)場起飛，自動執(zhí)行任務(wù)并自主降落。
5、準(zhǔn)確定位：自動機(jī)場采用了RTK(或視覺融合)引導(dǎo)降落，無論白天黑夜或者刮風(fēng)下雨，無人機(jī)每次都能準(zhǔn)確降落到機(jī)場內(nèi)。
6、實(shí)時氣象探測：無人機(jī)均有其各自的無人條件，所以機(jī)場要裝有常規(guī)氣象傳感器，對氣象參數(shù)直接測量，主要是指溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、降雨量等。
7、實(shí)時傳輸：通過控制平臺把前端無人機(jī)實(shí)時圖片(或視頻、采集的其它數(shù)據(jù)等)實(shí)時傳輸?shù)胶蠖诉M(jìn)行顯示或處理。
8、飛行航線規(guī)劃：依托于配套的軟件系統(tǒng)可以為機(jī)場內(nèi)的無人機(jī)規(guī)劃飛行路線(或飛行任務(wù))。
9、機(jī)場(含無人機(jī))狀態(tài)檢測和控制：依托于配套的軟件系統(tǒng)，可以對無人機(jī)場的各類狀態(tài)進(jìn)行檢測，包括無人機(jī)的各項狀態(tài)指標(biāo)，確定無人機(jī)機(jī)場在良好的待命狀態(tài)。
10、遠(yuǎn)程監(jiān)控：機(jī)場內(nèi)部和外部分別安裝的監(jiān)控攝像頭，可通過遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控和報警。
