无人机是怎么工作的呢?答案是跟我们路痴一样!

2016-06-28 15:05:00 环球网 赵汗青 分享
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  【环球网无人机频道 记者 赵汗青】此篇适用于小白和初级选手观看,高级选手请多指教。

 

  一、无人机为什么不会被风吹翻?

  无人机飞行首先要保持平衡,那么没有飞行员的无人机是怎么保持平衡的呢?

  

  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。

    

  除了装在机器本身,同样也可以装在云台上,令相机稳稳的呆住。

    

  在紧急情况下,无人机还可以通过无线电遥控,让操作手像飞行员一样直接驾驶无人机。

 

  最关键的是无人机为什么不会飞丢?答案是跟我们路痴一样

  业内普遍认为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,其程序与算法被视作绝对机密。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。

  一般定位方式

    

  无人机首选用GPS卫星定位知道自己在哪里。

    

  无人机接着掏出指南针确定方向(科学点说叫三轴磁力计)。

    

  再看看目的地的在哪里,生成导航路线,沿着走就是了。

    

  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。

  辅助定位方式

      有些无人机的飞控、直升机的平衡仪有室内定位系统,一般是超声波高度计+光流。

   

   超声波高度计(AGL)就像汽车的倒车雷达,可以在几米的高度上上参考保持与地面的距离;

 

    

  光流就是通过向下的眼睛(摄像头),拿地面上的东西(明暗点、纹理)当参照物。

    

  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。

 

  无人机是怎么飞起来的?

  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;无人直升机则可以看成把机翼旋转起来,靠螺旋桨上下表面的压力差,把机体“旱地拔葱”;多旋翼亦同理(其实也可以想象成电风扇)。

 

  无人机是怎么潇洒的?

  无人机在三维空间里运动,光有升力当然不行。通过各种其它方向的力才能让其自由翱翔。

    

  固定翼犹如船行于水,可以通过副翼、尾舵、升降舵等舵面的变化,“如船得水”。

    

  多旋翼则是通过控制各个螺旋桨的配合来与控制姿态与运动;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)。

    

  而直升机,额……因为螺旋桨有陀螺仪的进动性,一言难尽,非理工科同仁不建议深究,有兴趣者可以先从“贝尔-希拉控制系统”看起。

  以上是无人机的基本原理,相信小白用户也能理解。“知其所以然”才能更好的知其然,知道这些,希望能有助于普通用户更好的理解威胁飞行安全的因素。当然写的不是很严谨,也希望专业用户能够不吝赐教,一起做更好的科普。

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