认清自己

为（wéi）了认清（qīng）自己，四旋翼飞行器配备了两只功能强（qiáng）大的眼睛：一只能（néng）看清自己的“位置”，知道自己是（shì）在黄山还是泰山，这就是自带的GPS定位（wèi）系统；另（lìng）一只（zhī）能看清（qīng）自己的“姿态”，就是（shì）知（zhī）道自己是“坐（zuò）着”、“躺（tǎng）着（zhe）”，还是“倒立”，这就是陀螺仪。这两只（zhī）眼睛还要和（hé）“加速度（dù）计”配（pèi）合使用，才能（néng）更准确地知道自己的姿态和位置，以及姿态和位置的（de）改变情况。

所（suǒ）谓GPS定（dìng）位系统即全球（qiú）定位系统（GlobalPositioningSystem），是一种以全球24颗定位人造（zào）卫星为基础，向全球各地全天（tiān）候地提供三维位置（zhì）、三维速度（dù）等信息的无线（xiàn）电导航（háng）定位系统。它由三部分构（gòu）成：一是地面控制部（bù）分，由主控站、地面（miàn）天线、监测站及通讯辅（fǔ）助系统组（zǔ）成（chéng）；二是空间部（bù）分，由24颗卫星组成（chéng），分（fèn）布在6个轨道平面；三（sān）是用（yòng）户（hù）装置部（bù）分，由GPS接收（shōu）机（jī）和卫星天线组（zǔ）成。四（sì）旋翼飞行器身上安（ān）装的就（jiù）是（shì）用户装置部分。

陀螺仪又叫（jiào）角速（sù）度计，就（jiù）是通过一个不断旋（xuán）转的陀螺记录“姿（zī）态（tài）”。它的原理跟小（xiǎo）时候（hòu）玩的抽（chōu）陀（tuó）螺一样，陀螺一旦（dàn）转起来，即使（shǐ）地面是斜的，陀螺还是会（huì）保持垂直旋转（zhuǎn），具（jù）有“定轴性”，我们可以假（jiǎ）定这个姿势是“坐姿”。当四旋翼（yì）飞（fēi）行器“躺下”时，便与坐姿产生了一个夹角，但陀螺仪依然（rán）会沿着“躺姿”的轴继续高速（sù）旋转，具有“进动（dòng）性”。利（lì）用安装在（zài）陀螺仪上的传感器就可（kě）以知道这个夹角的大小（xiǎo）和方向，从而确定“姿态”的（de）变（biàn）化。

光有（yǒu）GPS和陀螺仪还不能很好（hǎo）地知（zhī）道自己准（zhǔn）确的“姿态”和（hé）“位置”及动态变化的（de）情况，还需要有加速（sù）度计（jì）的配合。

设计者在加速度计的内部配置了两个电容（róng）的（de）连接点，并且在中（zhōng）间放置（zhì）一个（gè）可（kě）导电、可晃动（dòng）的物质，透过监测（cè）该物质移动引起的电容改（gǎi）变（biàn），得到四旋翼飞（fēi）行器位置（zhì）变化的剧烈程度。

认识他人

认清（qīng）了自己之后（hòu），四旋翼飞行器（qì）还需要认识他人。一般（bān）的四旋翼飞行器（qì）会配（pèi）备（bèi）一（yī）架高级相机（jī），这（zhè）台高级相（xiàng）机（jī），其实和咱们（men）日常使用的相机是一（yī）个原理，只是多了（le）一个（gè）高级的视觉处（chù）理系（xì）统，犹如（rú）人（rén）的视神经系统一样，可以感知周边（biān）环境。“相机”分辨率越高四旋翼飞行（háng）器就“看”得越清楚（chǔ）。

四旋翼飞行（háng）器还师从蝙蝠，仿照超（chāo）声波测距，配备红外线发射装置，通（tōng）过发射（shè）出去（qù）的波和（hé）反射回来的波（bō）之间（jiān）的时间差，测出目（mù）标距离自（zì）己有多远。

四旋翼飞（fēi）行器拥（yōng）有（yǒu）对称分布在身体的（de）前后左右的四只（zhī）“翅膀”，它（tā）们在同（tóng）一高度的平面上，大小完全（quán）相（xiàng）同，由四（sì）个对称分布在“翅膀”支架端的电机提供（gòng）动力（lì），支架中间安放着GPS、陀螺仪、加速度计、感应器、视觉感应（yīng）系统和红（hóng）外（wài）线测距（jù）装置等。

拥有如此（cǐ）简单的（de）构架，四（sì）旋（xuán）翼飞行器又是如何飞翔的呢？

四旋（xuán）翼飞（fēi）行器的四（sì）只“翅膀”不停（tíng）的转动（dòng）会（huì）提供升力，转速（sù）的改变可以改（gǎi）变升力的大（dà）小，从而改变四旋翼（yì）飞行器的位置和姿（zī）态。另外，相邻（lín）的（de）翅膀（bǎng）要做相反方向（xiàng）的旋（xuán）转（zhuǎn），这样才（cái）能产生平衡的力矩防止四旋翼在空中“打转”。

下面就让我们看看（kàn）四旋翼（yì）飞行器的飞（fēi）行绝（jué）技。

悬停：四个电机的输出功率增加，就带动着四只翅膀的转速提升，产生向上（shàng）的升力，当这个升力超出了四旋翼飞行（háng）器自身（shēn）重（chóng）力（lì）时，四（sì）旋翼飞行器便起飞了。所谓在空中悬停，就需要四只翅（chì）膀（bǎng）转（zhuǎn）速带（dài）来的升力和地球（qiú）施加的（de）重力大小相同，方（fāng）向（xiàng）相反（fǎn），也（yě）就是“静（jìng）若处子”啦（lā）。

前进：做到悬停（tíng）之（zhī）后（hòu），四旋翼（yì）飞（fēi）行器（qì）又如（rú）何前进（jìn）呢？这需要力的（de）方向发（fā）生变化，一定要有使其（qí）向前的（de）力（lì），如图7所（suǒ）示（shì），在悬停（tíng）的基（jī）础上增加后面翅膀的转（zhuǎn）速使（shǐ）得升力增大，减小前面翅膀（bǎng）的转速使得升力减小，如此四旋翼飞行器的身体便（biàn）会产生倾斜，翅膀的升（shēng）力差便会产生向（xiàng）前的分量，四旋翼（yì）飞（fēi）行（háng）器便可以向前飞（fēi）行了。

滚转：如果改变左（zuǒ）右两（liǎng）只翅膀的转速，即改变力（lì）矩，四旋翼（yì）飞行器就能在空中实现滚转。当增大左边减小右边电机的转速或者减小左边增大右边电机的转速时，机体（tǐ）就会倾斜，如此（cǐ）左（zuǒ）右（yòu）不平衡的（de）升力会（huì）使（shǐ）得力（lì）矩增大，这（zhè）样（yàng）飞行（háng）器就可（kě）以在空中滚（gǔn）转了。

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