无人机之所以能够（gòu）在空中（zhōng）自主飞行就（jiù）是因为无人机（jī）也和人类一样，也拥（yōng）有一（yī）个大脑（nǎo），究竟（jìng）是什么（me）样的一个大（dà）脑才能够控制一架飞机在空中自动驾驶呢？下面劲鹰无人机（jī）来为你解答（dá）。
飞（fēi）控，也称自驾仪。有了这套自驾（jià）仪，通过地面端的电脑就或者（zhě）手机就可以控制（zhì）一架飞机自主（zhǔ）起飞、自主导（dǎo）航、自主降落了（le）。
什么是飞控呢？飞控就是飞机飞行控制器的简称，既（jì）然是控制（zhì）器，那（nà）么（me）这里（lǐ）边也（yě）应该有一台微电（diàn）脑之类的来控制飞（fēi）机，事实上现在的飞控（kòng）内（nèi）部除了一些（xiē）传感（gǎn）器外还有就是多块单片机（jī）构成。
现在的飞控内部使用的都是（shì）由三（sān）轴陀螺仪，三轴加速度计，三（sān）轴（zhóu）地磁传（chuán）感器和气（qì）压计组成（chéng）的一个IMU，也称惯性测量单（dān）元（yuán）。那么什么是三轴陀螺仪，什么是三轴加速度（dù）计，什么是三轴地磁（cí）传（chuán）感器呢，气压计？它们在飞机上起到（dào）的是什么（me）作用呢，这三轴又是哪三（sān）个（gè）轴呢（ne）？三（sān）轴陀螺仪，三轴加（jiā）速度计，三（sān）轴地磁传（chuán）感器（qì）中的三轴指的就是（shì）飞机左右，前后垂直（zhí）方（fāng）向上下这三个轴，一（yī）般（bān）都用XYZ来代表。左右方向（xiàng）在飞机中叫做横滚，前后方（fāng）向在（zài）飞机（jī）中叫（jiào）做俯仰，垂直方向就是Z轴（zhóu）。陀螺都知道，小（xiǎo）时候基本上都玩过，在不（bú）转动（dòng）的（de）情况下它很难站在地上，只（zhī）有转动起来了（le），它才会（huì）站立在地上，或者说（shuō）自行（háng）车，轮（lún）子越大越重（chóng）的车子（zǐ）就越稳定，转弯的时候明显能够感觉到一股阻力，这就是陀螺效应，根（gēn）据陀螺效应，聪明（míng）的人们（men）发明出的陀螺仪。最（zuì）早的陀螺仪是一个高速（sù）旋转（zhuǎn）的陀（tuó）螺，通过三个灵活的轴将（jiāng）这个（gè）陀（tuó）螺固定在一（yī）个框（kuàng）架中，无论外部框（kuàng）架怎么转动（dòng），中间高速旋转的陀螺始终（zhōng）保持一个姿态。通过三（sān）个轴上的传感器就能够计算出外部框架（jià）旋转的度数等（děng）数据。
由于成本高（gāo），机械结构的复（fù）杂，现在都被电子陀螺仪代替，电子陀螺仪的（de）优势就是成本（běn）低，体积小重量轻，只有几克重，稳定（dìng）性还（hái）有精度都比机械陀（tuó）螺（luó）高。说道这，大家也就明白（bái）陀螺（luó）仪在飞（fēi）控中起到的作用了吧，它（tā）就是测量XYZ三（sān）个轴的倾（qīng）角的（de）。那么三轴（zhóu）加速度计时干什么的呢，别（bié）急（jí），我（wǒ）来给你解答，刚刚（gāng）说道三轴（zhóu）陀螺仪就是XYZ三个轴，现（xiàn）在不用说也就明白三轴（zhóu）加速度（dù）计也是XYZ三个轴。当我们开（kāi）车起步的（de）一瞬间就会感到（dào）背后有一股推力，这股（gǔ）推力（lì）呢就是加速度，加速度是速度变化量与（yǔ）发生（shēng）这一变（biàn）化时间的比值，是描述物体（tǐ）变化快慢的物理量（liàng），米（mǐ）每二次方秒（miǎo），例如（rú）一辆车在（zài）停止状态下，它的加速度是0，起（qǐ）步后，从每（měi）秒0米到（dào）每（měi）秒10米，用时10秒，这就是（shì）这辆车的加速度，如（rú）果车速（sù）每秒10米（mǐ）的速度（dù）行驶，它的加速度（dù）就是0，同样，用（yòng）10秒的时间减速，从每秒10米（mǐ）减速到每秒5米，那么它的加速就是负（fù）数。三轴（zhóu）加速度计就是测量（liàng）飞机XYZ三个轴的加速度。
我们日常出行都是根据（jù）路（lù）标或（huò）记忆（yì）来寻（xún）找自（zì）己（jǐ）的面（miàn）向的，地（dì）磁传感器（qì）就（jiù）是感知地磁的，就是一个（gè）电（diàn）子指南（nán）针，它可以让飞（fēi）机知道自己的飞（fēi）行朝向，机头朝向，找（zhǎo）到任务位置和家的位（wèi）置（zhì）。气压计呢就是测量当前位置的大气压，都知道（dào）高度越高，气压越低（dī），这（zhè）就（jiù）是人道（dào）高原之后为什么会（huì）有高原反应（yīng）了，气（qì）压计是通过测量不同位置的气压，计算压差获得到（dào）当（dāng）前（qián）的高度，这就（jiù）是（shì）整个（gè）IMU惯性测（cè）量单元，它在飞（fēi）机中起到（dào）的作用就是感（gǎn）知飞机姿态（tài）的变化，例（lì）如飞机当前是前倾还是左右倾斜，机头朝向、高度等最基本（běn）的姿（zī）态数（shù）据（jù），那（nà）么这些数据在（zài）飞空中起到的作用（yòng）是什么呢？
飞控最基本的功（gōng）能控（kòng）制一架飞机在空中飞行（háng）时的平衡（héng），是（shì）由IMU测量，感知飞机当前的倾角数据通过编译器编译成电（diàn）子信号，将这个信号通（tōng）过信（xìn）号新时时传输（shū）给（gěi）飞控内部的单片（piàn）机（jī），单片机负责的是（shì）运算，根据飞机当前的数（shù）据，计算出一个补偿（cháng）方（fāng）向，补偿角（jiǎo），然后将（jiāng）这（zhè）个补偿数据编译成电子（zǐ）信（xìn）号，传输给舵机或电（diàn）机，电（diàn）机或舵机在去执行命令，完成补偿动作，然后传感器（qì）感知（zhī）到飞机平稳了，将实时数据再次给（gěi）单片机（jī），单片（piàn）机会（huì）停止补（bǔ）偿信号（hào），这就形成了一个循环，大部分飞控（kòng）基（jī）本上都（dōu）是10HZ的内循环，也（yě）就是1秒刷新十次。这就（jiù）是飞控（kòng）最基本的功能，如果（guǒ）没有此功能（néng），当一个角一旦倾斜，那么飞机就会快（kuài）速的失去平衡导致坠机，或者（zhě）说没有气压计测量不到（dào）自己的（de）高度（dù）位置就会一直加（jiā）油（yóu）门或者一直降（jiàng）油门。其次，固定（dìng）翼飞（fēi）控还有空速（sù）传感器，空速传感器一般位于机翼上或（huò）机头，但不会（huì）在螺旋桨后边，空速传感器就是两路测量（liàng）气压的传感器，一路（lù）测量静止气压，一路测（cè）量迎风（fēng）气压，在计（jì）算迎风气（qì）压（yā）与静止（zhǐ）气压的压差就可以算出当前（qián）的空气流速，一般是m/s。
有了最基本的平衡、定（dìng）高和指南针等功能（néng），还不足以让一家飞（fēi）机能够自（zì）主导航，就像（xiàng）我们去（qù）某个商场一样，首（shǒu）先我们需要知道商场的（de）所（suǒ）在位（wèi）置，知道自己所在的位置，然（rán）后根据交通情况规划（huá）路线。飞控（kòng）也（yě）亦然，首先飞（fēi）控需（xū）要知道自（zì）己（jǐ）所在位置，那就需要定位的，也（yě）就是我们常（cháng）说的GPS，现（xiàn）在定位的有GPS、北斗、手机网络等定位系统（tǒng），但是这里面手机网络定位是（shì）最差的，误（wù）差好的话几十米（mǐ），不好的（de）话（huà）上千米（mǐ），这（zhè）种误差是飞控无法接受的，由于GPS定位系统较早，在（zài）加上是开放（fàng）的，所以大部分飞控采用的（de）都是GPS，也有少（shǎo）数采（cǎi）用的北斗（dòu）定位。精度基本都在3米（mǐ）内（nèi），一般开（kāi）阔地都是50厘米左右，因环境（jìng）干扰，或建筑物、树木之（zhī）类的（de）遮挡，定位可（kě）能会差，很有可能定位（wèi）的是（shì）虚（xū）假信号。这也就是为什么民用无人机频频坠机、飞丢的一个主（zhǔ）要（yào）原因。
GPS定位原理就（jiù）是三点定位，天上的GPS定位卫（wèi）星距离（lí）地球表面22500千（qiān）米处（chù），它们所运动（dòng）的轨（guǐ）道正好形（xíng）成一个网状（zhuàng）面，也就（jiù）是说在地球（qiú）上的任意一点，都有可以同（tóng）时收到3颗以上（shàng）的卫（wèi）星（xīng）信号。卫星在运动的过程中会一直不断的发出电波信号，信号中包含数据包，其（qí）中就（jiù）有时间信号。GPS接收机通过解算（suàn）来自多（duō）颗（kē）卫星的数据包，以及时间信号，可以清（qīng）楚的计算（suàn）出自己与每一颗卫星的距离，使（shǐ）用三角（jiǎo）向量关系计算出自（zì）己所在的（de）位置。GPS也定位了，数据也有（yǒu）了，这个信号也（yě）会通过（guò）一个编（biān）译器在次编（biān）译成一个电子信号（hào）传给（gěi）飞控，让飞控知道自己所在的位置（zhì）、任务的位置和距离、家的位置（zhì）和距离（lí）以及当前的速度和高度，然（rán）后再（zài）由飞控驾驶飞机飞向任务（wù）位置或回家。刚刚我们也（yě）说了，GPS能够测（cè）速也能够测（cè）高度，为什么要有气（qì）压计和空速计（jì）呢？这就是（shì）为（wéi）了消除误差，飞机飞起来（lái）是不与地（dì）面接（jiē）触的，直接（jiē）接触的是空（kōng）气，假设飞行环（huán）境是无风（fēng）的环（huán）境，飞机在地面滑跑（pǎo）加速，加速到（dào）每秒20米（mǐ）的速度然后再拉升降舵起飞，这样GPS测（cè）量到的数值是准确的，但（dàn）是要是逆风呢，是因为机翼与空气（qì）相对的运动达到了一定（dìng）的速度才能够产（chǎn）生一定的（de）升力让飞机起飞（fēi），如（rú）果在逆风环境下，风（fēng）速（sù）每秒10米（mǐ），飞机只需要（yào）加速到每秒10米就可以正常离地了（le），如果加速到每（měi）秒20米，相对空（kōng）气的（de）速度已经达到了每秒30米（mǐ），或者说顺风起（qǐ）飞，风速每秒20米，飞机GPS测速（sù）也达（dá）到了20m/s的速度，这个时候拉升（shēng）降舵，飞机动都不会动，因为相对空气速度是（shì）0米，达不到（dào）起飞条件，必须加速到每秒40米的时候才能达（dá）到升力（lì）起飞（fēi）。这就是空速计的作用，GPS测量的只是地速（sù），刚刚（gāng）降到，GPS也可以定高，第一GPS定位精度（dù）是3米内（nèi），也就是说飞控能感知到的是平面方（fāng）向的两倍误（wù）差，信号不好的（de）话十几（jǐ）米都有可能，还有GPS不定位的时候，另外（wài）GPS定高数据是海拔高度并（bìng）不是（shì）地面（miàn）垂直高度，所以GPS定高在（zài）飞控中（zhōng）不（bú）管用。有了GPS飞控也知（zhī）道飞机位置了，也知道家（jiā）的位置（zhì）和任务位置，但是飞控上的任（rèn）务以及家的位置飞控是怎么知道的（de）呢，这（zhè）就是地面站的作用。
地面站，就是在地（dì）面的基站，也就是指挥飞机的，地面站可以分为单点地面站或者多（duō）点（diǎn）地面站，像民航机场（chǎng）就是地面站，全国甚至全球所有的地（dì）面站都在时时联网，它（tā）们能够清楚的知道天上在飞行的飞机，并能（néng）时时监测到飞机当前的飞行（háng）路线，状况等（děng），以及时时的调度等。像我们用的无人机大部（bù）分都是单点地面（miàn）站，单点地面站一般由一到多（duō）个人值守，有技术员，场务人员，后勤员，通信员，指挥员等人组成。
地面站设备组成一般（bān）都是由遥控器、电脑（nǎo）、视频显示器，电源系统，电台等设备组成，一般简单的来说就是一（yī）台电脑，一个电台，一个遥控，电脑上装有控（kòng）制飞机（jī）的（de）软（ruǎn）件，通过航线（xiàn）规划工具（jù）规划飞机飞行（háng）的线路，并设定飞行高度，飞行（háng）速度，飞（fēi）行地点，飞行任务等通过数据口连接的数传电（diàn）台将任（rèn）务数据（jù）编（biān）译传送至飞控中，这里就有讲（jiǎng）到数传电台，数传电（diàn）台就（jiù）是（shì）数（shù）据传输电台，类似（sì）我们（men）最和耳朵（duǒ）一样，好比领导（dǎo）说今（jīn）天做什么（me）任务，我们接受（shòu）到任务并回（huí）答（dá）然后（hòu）再去执（zhí）行任务，执行（háng）任务的时候时实情况实时汇报给领导，这其中通信就是嘴巴和耳朵。
数传电台就是飞机（jī）与地面站通信的（de）一个主要工具（jù），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（guò）也有一些CAN-BUS总线（xiàn）接口（kǒu），频率有（yǒu）2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一般433MHZ的较多（duō），因为433MHZ是（shì）个（gè）开放的频段（duàn），再加上（shàng）433MHZ波长较长，穿透力（lì）强（qiáng）等优势所以（yǐ）大部分民用用户一般都是用的433MHZ，距离在（zài）5千（qiān）米（mǐ）到15千米不等，甚至更远。最终达到的就（jiù）是飞机与（yǔ）电脑间的通讯（xùn），电（diàn）脑给飞机的（de）任务，飞机时时飞行高（gāo）度，速度等很多数据都会（huì）通过它来传输。以方便我们（men）时时监控飞（fēi）机（jī）情况（kuàng），根（gēn）据（jù）需要随时（shí）修改（gǎi）飞机（jī）航向（xiàng）。
整（zhěng）套无人机飞控工（gōng）作原理就是地面站开机，规划航线，给（gěi）飞控开机，上（shàng）传航线至（zhì）飞控（kòng），再设置（zhì）自动（dòng）起飞及降落（luò）参（cān）数，如（rú）起飞时离地速度，抬头角度（起飞攻角，也称迎角），爬（pá）升高度（dù），结束高度，盘（pán）旋半径或直径，清空空速计（jì）等，然后（hòu）检查飞（fēi）控中的错误、报警，一切正常，开始（shǐ）起飞，盘旋几周后在开始飞（fēi）向（xiàng）任务点（diǎn），执行任（rèn）务，最（zuì）后在降落，一般（bān）郊（jiāo）外建议伞降或（huò）手动滑降，根据场地选择。飞机在飞（fēi）行过程（chéng）中如果偏离（lí）航线（xiàn），飞控就会一（yī）直纠正（zhèng）这个错误，一直修正，直到复位为止。
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