无人机之所（suǒ）以能（néng）够（gòu）在空中自主飞行就是因为无人机也和人类一样，也拥有一个大脑，究竟是什么（me）样的一个大脑才能够控制一架（jià）飞机（jī）在空中（zhōng）自（zì）动驾驶呢（ne）？下面劲鹰无人（rén）机来为你解答。
飞控（kòng），也（yě）称自驾仪。有了这（zhè）套自驾（jià）仪，通过地面（miàn）端的（de）电脑就或者（zhě）手机（jī）就可以控（kòng）制一架飞机自主起飞、自主导航、自主降落了。
什么是（shì）飞控呢（ne）？飞控就是飞（fēi）机飞行（háng）控制器的简（jiǎn）称，既然（rán）是控（kòng）制器，那么这里边也应（yīng）该有一台微电脑之类的来控制飞机，事实（shí）上现在的飞控内（nèi）部除了一些传（chuán）感器外还有就是多块单片机构成。
现在的飞控内部使（shǐ）用的都是由三轴陀螺仪，三（sān）轴加速度计（jì），三轴地磁传感器（qì）和气压计组（zǔ）成的一（yī）个（gè）IMU，也称惯性（xìng）测量单（dān）元。那么什么是三轴陀螺仪（yí），什么是三轴（zhóu）加速（sù）度计，什么是（shì）三轴地磁传感器（qì）呢，气压计？它们在飞机上（shàng）起到的（de）是什么（me）作（zuò）用呢，这三轴又是哪三个轴（zhóu）呢？三轴陀螺仪，三轴加速（sù）度计，三轴地磁传感器中的三轴（zhóu）指的就是飞机左右，前后垂直方向上下这三（sān）个轴，一般都用XYZ来代表。左右（yòu）方向在飞机中叫做（zuò）横（héng）滚，前后方（fāng）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（guò），在不转动的情（qíng）况下它很难站在地上，只有转动（dòng）起来了，它才会站立在地上（shàng），或（huò）者（zhě）说自行车，轮（lún）子（zǐ）越（yuè）大越重的车子（zǐ）就（jiù）越稳定，转弯的时候明显能够感觉（jiào）到一（yī）股阻力，这（zhè）就是陀（tuó）螺效（xiào）应，根据陀螺效（xiào）应，聪（cōng）明的（de）人们发明出（chū）的陀螺（luó）仪。最（zuì）早的陀螺仪是（shì）一个高速（sù）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（zhuǎn）的陀（tuó）螺始终（zhōng）保持一个姿态。通过（guò）三个轴（zhóu）上（shàng）的传感器就能够（gòu）计算出（chū）外部框架旋转的度数等数据。
由于（yú）成本高，机械结构的复（fù）杂，现在都被电（diàn）子陀螺仪代替，电子陀螺仪的优势就是（shì）成本低，体积小重量轻，只有（yǒu）几克（kè）重，稳定（dìng）性还有精度都（dōu）比机械陀螺高。说（shuō）道这，大家（jiā）也就明白陀螺仪（yí）在飞控中起（qǐ）到的作用了吧，它就是测量XYZ三个轴的倾角的。那么三轴（zhóu）加速（sù）度计时干什么的呢，别急，我来给你（nǐ）解答（dá），刚刚说（shuō）道三轴陀螺（luó）仪就（jiù）是XYZ三个（gè）轴，现在不（bú）用说（shuō）也就明白（bái）三轴加速度计也是XYZ三个轴（zhóu）。当我们开车（chē）起步的（de）一（yī）瞬间就会感到背后有一股推（tuī）力，这股推（tuī）力呢就是加速度（dù），加（jiā）速度是速度变化量与发生这一变（biàn）化时间的比（bǐ）值，是（shì）描述物体变化快慢的物理量，米每二次方秒（miǎo），例如一辆车在停止状（zhuàng）态下，它（tā）的加速（sù）度是0，起步后（hòu），从每秒0米到每秒10米，用（yòng）时10秒，这就是这辆车的加速度，如果车速每秒10米的（de）速度行驶，它（tā）的（de）加速（sù）度（dù）就是（shì）0，同（tóng）样（yàng），用10秒的时间减速，从（cóng）每秒（miǎo）10米减速到（dào）每秒5米（mǐ），那么（me）它的加（jiā）速就是负数。三轴加速（sù）度计就是测（cè）量飞机XYZ三个轴的加速度（dù）。
我（wǒ）们日常出行都是根据（jù）路标或记（jì）忆来寻找自己的面向的，地磁传感器就是感知地磁的（de），就是一个电（diàn）子指南针（zhēn），它可以（yǐ）让飞机知道自己（jǐ）的飞行（háng）朝向，机（jī）头朝向，找到任务位置（zhì）和家的（de）位置（zhì）。气（qì）压计（jì）呢就（jiù）是测量（liàng）当前位置的（de）大气（qì）压（yā），都知道高度越高，气压越低，这就是人道高原之后为什么会（huì）有高（gāo）原反应了，气压计是通（tōng）过测（cè）量（liàng）不同位置的（de）气（qì）压，计算（suàn）压差获得到（dào）当前的高度，这就是整（zhěng）个IMU惯性测量（liàng）单元，它（tā）在飞机中起到的（de）作用就是感知飞机姿态的变化，例如飞（fēi）机当前是前倾还是左右倾斜，机头朝（cháo）向、高度（dù）等最（zuì）基本的（de）姿（zī）态数据，那么这些数（shù）据在飞空中（zhōng）起到的作用是什么呢？
飞控最基本的（de）功（gōng）能控制一架飞机在空中（zhōng）飞行（háng）时的平（píng）衡，是由IMU测（cè）量，感知（zhī）飞机当前的倾角数据通过编译器编译（yì）成电子信号，将这个信号通过信号（hào）新时时传输给飞控内部（bù）的单片（piàn）机，单片机（jī）负责的（de）是运算，根据飞（fēi）机（jī）当前的数据，计算出一（yī）个补偿方向，补偿角，然后将这个补偿数据编译成电子信号（hào），传（chuán）输给（gěi）舵机或电机，电机或舵机在去执行命令，完成补偿（cháng）动（dòng）作，然后（hòu）传感器感知到飞机平稳了，将（jiāng）实时数据再（zài）次给单片机，单（dān）片机会停止补偿信号，这就形成（chéng）了（le）一个循环（huán），大部分飞控基本上都（dōu）是10HZ的内循环（huán），也就是1秒刷新十次（cì）。这就是飞（fēi）控最（zuì）基本的（de）功能（néng），如果没有此功能，当一个角（jiǎo）一旦（dàn）倾斜，那么飞机就会（huì）快速的失（shī）去平衡导（dǎo）致坠机，或者（zhě）说没有气压计测（cè）量不（bú）到自（zì）己的高度位置就会一直加油门或者一直降油门。其次，固定（dìng）翼飞控还有（yǒu）空速（sù）传感器（qì），空速传感器一般位于机翼上或机（jī）头，但不（bú）会在螺（luó）旋桨后（hòu）边，空速传感（gǎn）器就是两路测量气压的传感（gǎn）器，一路测量静止（zhǐ）气（qì）压，一（yī）路测量迎风气（qì）压，在计算迎风气压与静止气压的（de）压差（chà）就可以算出当（dāng）前的空气流速，一般是m/s。
有（yǒu）了最基本的平衡、定高和指南针等功能，还不（bú）足（zú）以让一家飞（fēi）机（jī）能够自主（zhǔ）导航，就像我（wǒ）们（men）去某个商场一样，首先我（wǒ）们需（xū）要知（zhī）道商场的所在位置，知道自己所在的位置（zhì），然后根据交通情（qíng）况规划路线。飞控也亦（yì）然，首先（xiān）飞控（kòng）需要知道自己（jǐ）所在位置，那（nà）就需要定位的，也就（jiù）是我们（men）常说的GPS，现在定位的有GPS、北斗、手（shǒu）机网络（luò）等（děng）定位系统，但是这里面手机网络定位是最差的，误差（chà）好的话几十米，不好（hǎo）的话（huà）上千米（mǐ），这种误差是（shì）飞控无法接（jiē）受的，由于GPS定位系统较早，在加上是开放的，所以大（dà）部分飞（fēi）控采用的都是GPS，也有少（shǎo）数采用的北斗定位。精度基本都在3米内，一般开阔地都是50厘米左右（yòu），因（yīn）环境干扰，或建（jiàn）筑物、树木（mù）之类的遮挡，定位可能（néng）会差，很有可能（néng）定（dìng）位的（de）是（shì）虚假信号。这也就是为什么（me）民用无人机（jī）频频坠机、飞丢的一个主（zhǔ）要原因。
GPS定（dìng）位原理就是三点定（dìng）位，天上的GPS定位卫星距离地球（qiú）表（biǎo）面（miàn）22500千米处，它们所运（yùn）动的（de）轨道正好形成一个网状面，也就是说在地（dì）球上的任意一点（diǎn），都有可（kě）以同（tóng）时收到3颗以上的（de）卫（wèi）星信（xìn）号。卫星在运动的过程中（zhōng）会一直不断的（de）发出（chū）电波信（xìn）号，信号中包含数据包，其中就有时（shí）间信号（hào）。GPS接收机通过解算（suàn）来自（zì）多（duō）颗卫（wèi）星（xīng）的数据包，以及时间信号，可以清楚的计算出自己与每（měi）一颗卫（wèi）星的距离，使用三角向量关系计算出自（zì）己所在的位置。GPS也（yě）定位了，数（shù）据也有了（le），这个信号也会通（tōng）过一个编译器在次编译成一个电子信（xìn）号传给飞控，让飞控知道自己所在的位置、任务的位置和距离、家的位置和距离以及当前的速度和高（gāo）度（dù），然后再（zài）由飞控驾驶飞机飞向任务位置或回家。刚（gāng）刚我们（men）也说（shuō）了，GPS能够测速（sù）也能够测高度，为什么要有气压（yā）计和空速计（jì）呢？这就是（shì）为了消除误差（chà），飞机飞起来是（shì）不与地面接触的，直接接触的是空气，假设飞行（háng）环境（jìng）是无风的环境，飞机在（zài）地面滑跑加（jiā）速，加速到每秒20米的速度然后再拉升降（jiàng）舵（duò）起飞，这样GPS测量（liàng）到（dào）的数值（zhí）是准确的，但是要是逆风呢（ne），是因为机（jī）翼与空气相对的运动达到了（le）一定的速度才能够产（chǎn）生一定的升力让（ràng）飞机起飞（fēi），如（rú）果在逆风环境下，风速每秒10米，飞机只需（xū）要加速到每秒（miǎo）10米（mǐ）就可以正常离地了，如果加速到（dào）每秒20米，相对（duì）空气的速度已经达到（dào）了每秒30米，或者说顺风起飞，风速每秒（miǎo）20米，飞机GPS测速（sù）也（yě）达到了20m/s的速度（dù），这个时候拉升降舵，飞机动（dòng）都不会动，因为相对空气速度是（shì）0米，达不到起飞（fēi）条件（jiàn），必须加速到每秒40米的（de）时候才能达到升力起飞。这（zhè）就是空速计的作用，GPS测（cè）量的只（zhī）是地（dì）速，刚刚降到（dào），GPS也可以定高，第（dì）一GPS定位精度是3米（mǐ）内（nèi），也就是说飞控（kòng）能感知到的（de）是平面方（fāng）向（xiàng）的两倍误差，信号不好的话十（shí）几（jǐ）米都有可能，还有GPS不定位的（de）时候，另（lìng）外GPS定高数据是海拔（bá）高（gāo）度并（bìng）不是地面垂直高度，所（suǒ）以GPS定高在飞控（kòng）中不管用。有了GPS飞控也知道飞机（jī）位置了，也（yě）知道（dào）家的位置和任务位置（zhì），但是飞控上的任务以及家的位置飞（fēi）控是怎么（me）知道的呢，这就是地面站（zhàn）的（de）作用。
地面站（zhàn），就是在地（dì）面的基（jī）站，也就是指挥飞机的，地面站可（kě）以分（fèn）为单点地面站或者多点地面站（zhàn），像民航机场（chǎng）就（jiù）是地面站，全国（guó）甚至全球所有的（de）地面站都在（zài）时时联网，它们（men）能够清楚的知（zhī）道天上在飞（fēi）行（háng）的飞机，并能时（shí）时（shí）监测到飞机当前（qián）的（de）飞行路线，状（zhuàng）况等，以及时时的（de）调度等。像我们（men）用的（de）无人机大部分都（dōu）是单点地（dì）面（miàn）站（zhàn），单点地面站一般（bān）由一到多个人值守，有技术员，场务人员，后勤员，通（tōng）信（xìn）员，指挥员等人（rén）组成。
地面站设备组成一般都是由遥控器、电脑、视频显示器，电源系统（tǒng），电台等设备组（zǔ）成，一般（bān）简单（dān）的来说就是（shì）一（yī）台电脑，一个（gè）电台，一个遥控，电脑上装有（yǒu）控制飞机的软（ruǎn）件，通（tōng）过（guò）航线规划工（gōng）具规划（huá）飞机（jī）飞行的线路，并设（shè）定飞（fēi）行高度（dù），飞行速度（dù），飞行地点，飞行任务等通过数据口连（lián）接的数传电台将任（rèn）务数据编译传送至（zhì）飞控中，这里就有讲到（dào）数（shù）传（chuán）电台，数传电台就是数据传输（shū）电台，类（lèi）似我们最和耳（ěr）朵一（yī）样，好比领导说今天做（zuò）什么任务，我们接受到任务并回（huí）答然后再去执行任务，执行（háng）任务（wù）的时候时实情况实时汇（huì）报给领导，这其中通信就是嘴巴和耳朵。
数传电台就是飞机与地面站通信的一个主要工具，一般的数传电台采用的接口协议有TTL接口、RS485接口和RS232接口，的不过也有（yǒu）一些CAN-BUS总线接口，频率有2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一般433MHZ的较（jiào）多，因为433MHZ是个开放（fàng）的频段，再（zài）加上（shàng）433MHZ波长较长，穿透力强等优势所以大部（bù）分民用用（yòng）户一般都（dōu）是用的（de）433MHZ，距离在5千米到15千米不等，甚至更远。最（zuì）终达到的就是飞（fēi）机与电脑间的通讯，电脑给飞机（jī）的任务，飞机时时飞行（háng）高度，速度等很（hěn）多数据都会通（tōng）过它来（lái）传输（shū）。以方便我们时时监（jiān）控飞（fēi）机情况（kuàng），根据需要随（suí）时修（xiū）改飞机（jī）航向。
整套无人机飞控工作原理就是地面站开机，规划（huá）航线（xiàn），给飞控开机（jī），上传航（háng）线（xiàn）至飞控，再设置自动起飞及（jí）降落参数（shù），如起飞时离地速度（dù），抬头（tóu）角度（起（qǐ）飞攻角，也称迎角），爬升高度，结束高度（dù），盘旋（xuán）半径或（huò）直径，清（qīng）空空速计等（děng），然后（hòu）检查飞控中的错（cuò）误、报警，一（yī）切正常，开（kāi）始起飞，盘旋几周后在开始飞向任务点，执行任务，最（zuì）后在（zài）降落，一般郊外建议伞（sǎn）降或手动滑降，根据场地（dì）选择。飞机在飞行过（guò）程中如果偏离航（háng）线，飞控就会一直纠正这个错误，一（yī）直修正，直到复位为止。
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