无人机的飞行感知技术主要用作两个用途（tú），其（qí）一是提供（gòng）给飞行控制系（xì）统，由于飞行控制（zhì）系统的主要功能是控制（zhì）飞机达（dá）到期望姿（zī）态和空间位置，所以这部分的感知技术主要测量飞机（jī）运动状态相关的物理量（liàng），涉及的模块（kuài）包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压（yā）计、GNSS模（mó）块（kuài）以及光（guāng）流模（mó）块等。另一个（gè）用（yòng）途（tú）是（shì）提供给（gěi）无人机的自主导航系统，也（yě）就是（shì）路径和（hé）避障（zhàng）规（guī）划系统，所以（yǐ）需要感知周围环（huán）境状态，比如障碍物的（de）位置，相关的模块包括测距模块以（yǐ）及物体检测、追（zhuī）踪模块等。
陀螺仪
目前诸（zhū）如俊鹰商（shāng）用航测无人机普遍使用的是MEMS技术的陀（tuó）螺仪（yí），因为它的体积（jī）小，价格便宜，可以封装为IC的形式。MEMS式（shì）陀螺仪常用来测量机（jī）体绕自身轴（zhóu）旋转的（de）角速率，常（cháng）用的型号有（yǒu）6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺（luó）仪性能的指（zhǐ）标包括测量（liàng）范围（量程（chéng））、灵敏度（dù）、稳定性（漂移（yí））以及信噪比等。
加速度计
加速度计测量的（de）是机体运动的（de）线（xiàn）加速度（dù），但（dàn）由于地球引力（lì），测量值中还会（huì）包（bāo）含重力（lì）加速度（dù）分量，在某些（xiē）使（shǐ）用情况下需要（yào）把这部分减去。常用（yòng）的MEMS加速（sù）度计传感器型号（hào）有（yǒu）6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传（chuán）感器生产商为（wéi）了提高芯片集成（chéng）度，会将陀螺仪和加速度（dù）计封（fēng）装在一（yī）起（qǐ），称为六轴传感器（qì），例如6050A（Invensense）。
磁罗盘
磁罗盘（pán）测量（liàng）的物（wù）理量是地球磁（cí）场（chǎng）强度沿机（jī）体（tǐ）轴的分（fèn）量，并（bìng）依（yī）此计算出机体的航向角。常用的MEMS磁罗（luó）盘传感器型（xíng）号（hào）有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者性能相近，其（qí）中前者目前已经（jīng）停（tíng）产（chǎn）。磁罗（luó）盘（pán）主（zhǔ）要的性能参数包括灵（líng）敏（mǐn）度、稳定性（xìng）（漂（piāo）移（yí））等（děng）。
气压计
气压计测量的（de）物理（lǐ）量是大气压值，根据（jù）该数（shù）值可计算出（chū）绝对海拔高度。常用的气压（yā）计（jì）传感器型号（hào）包（bāo）括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及BMP180（Bosch）。气压（yā）计在使用（yòng）过程中存（cún）在的问（wèn）题是，在（zài）近（jìn）地面飞（fēi）行（háng）时，“地面效应”的（de）存在会导致飞（fēi）机周围气体（tǐ）的气（qì）压分布与静（jìng）止（zhǐ）状（zhuàng）态下的大气不同，使得无法用气压计来测算出（chū）高（gāo）度。通常（cháng）的解决办法是在起飞（fēi）或降落（luò）时使用（yòng）其他（tā）传感器，比如（rú）超声波（bō）传感器（qì）或激（jī）光测（cè）距（jù）仪。
GNSS模块
GNSS模块测量的（de）物理量相对比较丰富，主要包（bāo）括地理（lǐ）坐标（经纬度）、海（hǎi）拔高度（dù）、线速（sù）度以及航向角（RTK系统）。常用的GNSS模块生产商包（bāo）括瑞士的U-BLOX和加拿大的（de）NOVATEL。在使用（yòng）GNSS模块时，卫星信号接（jiē）收天线的放（fàng）置（zhì）需要（yào）要注意电磁干扰的屏蔽，部（bù）分有实（shí）力的整机生（shēng）产（chǎn）厂商会根据飞机型号专门（mén）定制卫星信号接收天线。
光流模块
光（guāng）流模块是一（yī）个比较特殊的模块，既可以用来（lái）感（gǎn）知机体的（de）运动状态，如测量（liàng）水平方向的位移速度，也可以用（yòng）来感（gǎn）知周围的环境（jìng），用作（zuò）避障的用途。比较常（cháng）见（jiàn）的光流模块是开源的（de）PX4FLOW。光流（liú）模（mó）块通常在室（shì）内使（shǐ）用，主要（yào）是（shì）为了解决室内卫星信号不佳的问题（tí），另外对（duì）于拍摄的地面需要有一定纹（wén）理图案。
五个常用的测距模块（kuài）
超声（shēng）波和红外（wài）TOF各方面性能比较相似，比如测量（liàng）距离（lí）都比较近，像（xiàng）超声波测量的距离（lí）一般在4米（mǐ）左右。另外这两种传（chuán）感器的使用范围（wéi）都容易（yì）受到实际（jì）环境（jìng）的（de）限（xiàn）制，比如红外TOF是向被测物（wù）体表面发射红光（guāng）并（bìng）反射，如果遇到红光反射率不高（gāo）的物（wù）体像（xiàng）玻璃就会失效。但这两种传感器有一个最大的（de）优势就是成本低（dī），另外模块体（tǐ）积也比较小，所以在消费类无（wú）人机上得（dé）到了广泛使用（yòng）。
激光雷（léi）达（dá）测（cè）距一般都（dōu）比（bǐ）较远，大多数产品都可以达到100米以上，但（dàn）是大雨大（dà）雾的天气环境会影响（xiǎng）其（qí）测（cè）量结果。另外的劣势在于成本比较高：在激光雷达行业实力最强（qiáng）的是Velodyne，它的（de）一款适用于无（wú）人机使用的小型（xíng）化产品VLP-16价格也（yě）达到（dào）了1000美元以上（shàng），对于（yú）商用无人机来说（shuō）成（chéng）本还（hái）是比（bǐ）较高。
深（shēn）度（dù）感知摄像头根据测量技术可以分为三种，立体（tǐ）摄像头（tóu），也叫双（shuāng）目（mù）视觉技术，代表产品就是大疆的精灵4；结构光技术，代表产（chǎn）品有微（wēi）软的Kinect；时差测距技术（TOF），由于（yú）生产厂家较少而且（qiě）成（chéng）本较高（gāo），因此在无人（rén）机上的应用（yòng）很少。深度（dù）感知（zhī）摄（shè）像头在使用时也存在局限（xiàn）性（xìng），双目视（shì）觉技术的（de）缺点是在低（dī）光环境下无法正常工作，而结（jié）构光技术（shù）则与之（zhī）相反，在强光下无（wú）法正常工作。因此有的厂家（jiā）把两种技（jì）术进行组合，弥补彼此的缺陷，扩大其适（shì）用的环（huán）境范（fàn）围。
传感器校（xiào）准（zhǔn）
传感器校（xiào）准（zhǔn），包括精校准和粗校准。精校准（zhǔn）效果比较好，但需要昂贵（guì）的标定（dìng）设备；粗校准则（zé）不（bú）需要借助外部设备，只对传感器本（běn）身进行操作即可。
以磁罗盘的粗校准（zhǔn）为例，由于地球上任意位置（zhì）的（de）地磁场强度在较长时间（jiān）跨（kuà）度（dù）内都可视为是恒定的，当转动磁罗盘时，根据（jù）相对运动可（kě）假（jiǎ）设磁罗盘固定不（bú）动，而地磁场矢量随之在转动，其矢量端（duān）点在空（kōng）间的（de）轨迹应为一个标（biāo）准的球体（tǐ），但由于传感器存在（zài）误差，实际测出的（de）数据并不（bú）严格都在球体的（de）表（biǎo）面，这时候就需要（yào）根据测量出来（lái）的数值以及（jí）已知的准确值来计（jì）算两（liǎng）者（zhě）之间的换算（suàn）关系，也就是该（gāi）款（kuǎn）磁（cí）罗盘的误差模（mó）型。在以后（hòu）使（shǐ）用该款（kuǎn）磁罗盘时就（jiù）可以根据粗校（xiào）准得出的误差模型来处理测量值，使得测量（liàng）值的误（wù）差减小。
磁罗盘校准（SGB sbgcenter）
不同（tóng）类型的传（chuán）感器数据融合方法有多种，在业内用的比较普遍而且效果也比较好的是EKF，也就是扩展卡尔曼滤波。
以计算飞（fēi）机姿态角（jiǎo）的融合方（fāng）法为（wéi）例，EKF更新（xīn）过程主要分为两个部分，预测更新和量测更新（xīn）。预测更新主要（yào）利用（yòng）陀螺仪更（gèng）新预测状态量，同时计算该状态（tài）量的协方差矩阵（zhèn）。在（zài）量测更新（xīn）中先会计算滤波增益，然后使用滤波增益融（róng）合预测状态量、加速度计以及磁罗（luó）盘的数据，成为（wéi）一个融合状态量，同时计算融合状（zhuàng）态（tài）量的协方差矩阵（zhèn），在下一次更新周期（qī）的计算中使用。
计算姿态角（jiǎo）的融合方法（fǎ）流程
传感器冗余（yú）设计主要是（shì）将多个（gè）同种传感器进行组合，处理方法是（shì）首（shǒu）先会剔除数据异（yì）常（cháng）的传感器，然后再（zài）进行传感器的（de）融合（hé）。冗余设计不仅可以提高测量精（jīng）度也可以提（tí）高整套系统（tǒng）的可靠性，在某一（yī）个传感（gǎn）器失（shī）效的情况发生时，让（ràng）整（zhěng）个（gè）系统能够继（jì）续正常工作。
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