无人机飞控基本原理及构成-教程课件.ppt

1、像飞控一样去思考常见的无人机飞控传感器常见的无人机飞控传感器陀螺仪陀螺仪气压计气压计加速度计加速度计电子罗盘电子罗盘GPSGPS陀螺仪（角速度计）陀螺仪（角速度计）基于角动量守恒的理论，用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。传统机械陀螺仪示意传统机械陀螺仪示意陀螺仪种类陀螺仪种类机械陀螺仪机械陀螺仪光纤陀螺仪光纤陀螺仪MEMS陀螺仪陀螺仪陀螺仪常见的使用领域陀螺仪常见的使用领域“某米某米”九号平衡车九号平衡车火箭火箭/导弹导弹“某米某米”运动手环运动手环加速度计加速度计 加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器传感器在加速过程中，通过对质量块所受

2、惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。加速度计基本原理加速度计基本原理惯性测量单元（惯性测量单元（IMU）惯性测量单元是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。气压计气压计根据大气压强检测检测当前高度的装置。磁力计（Magnetic、M-Sensor）也叫地磁、磁感器，可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方位，磁力计的原理跟指南针原理类似，可以测量出当前设备与东南西

3、北四个方向上的夹角。磁力计（电子罗盘）磁力计（电子罗盘）卫星定位系统卫星定位系统GPS（美国）（美国）格洛纳斯（俄罗斯）格洛纳斯（俄罗斯）伽利略（欧洲）伽利略（欧洲）北斗（中国）北斗（中国）GPS GPS是英文是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。（全球定位系统）的简称。GPS起始于起始于1958年美国军方的一个年美国军方的一个项目，项目，1964年投入使用。年投入使用。20世纪世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统新一代卫星定位系统GPS。主要目。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、的是为陆海空三大领域

4、提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过等一些军事目的，经过20余年的研余年的研究实验，耗资究实验，耗资300亿美元，到亿美元，到1994年年，全球覆盖率高达，全球覆盖率高达98%的的24颗颗GPS卫星星座己布设完成。卫星星座己布设完成。卫星定位系统基本原理卫星定位系统基本原理GPS三大要素三大要素位置位置速度速度高度高度RTK（载波相位差分技术）实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。RTK示意示意超声波传感器超声波传感器光

5、流传感器光流传感器 微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。MEMS系统系统 描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。也就是pitch（俯仰）、YAW（航向）、ROLL（横滚）。姿姿 态态 也就是姿态转换方法，控制器如何采集姿态传感器数据，并对其进行融合，根据融合的数据判断自身的运动状态。算 法 飞控解码出姿态传感器的数据之后，随即将两者进行融合的结果对姿态进行相应的调整，通过信号对电调进行控制，这种控制方式就叫做PID控制。P(比例)I（积分）D（微分）PID 控制 卡尔曼滤波（Kalman filtering）一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。滤波算法