无人机（jī）之所以能（néng）够在空（kōng）中自主飞行就是因为无人机也和人类一（yī）样，也（yě）拥有一个大脑，究竟是什么样的一个大脑才能（néng）够控制（zhì）一架飞（fēi）机在空中自动驾驶呢？下面（miàn）劲鹰无人机来为你解（jiě）答（dá）。
飞控（kòng），也（yě）称（chēng）自驾（jià）仪。有了（le）这套自驾仪，通过地面端的电脑就或者手机就可以控制一（yī）架飞机自主起飞、自主导航、自主降落了。
什么是飞控（kòng）呢？飞控就（jiù）是飞（fēi）机（jī）飞行控制器的简称，既然是（shì）控（kòng）制器，那么这里（lǐ）边也应该有一（yī）台微电脑之（zhī）类的（de）来控（kòng）制飞机，事（shì）实上（shàng）现在的飞控内部除了（le）一些传感（gǎn）器外还有（yǒu）就（jiù）是多块单片机构成。
现在的飞控内（nèi）部使（shǐ）用的都是由三轴陀螺仪，三轴加速（sù）度计（jì），三轴地磁传感器和（hé）气压（yā）计组成（chéng）的一个IMU，也称惯性测量单元。那么什（shí）么是三轴陀螺仪，什么是三轴加速度计，什（shí）么是三（sān）轴（zhóu）地磁传感器呢，气压计？它们在飞机上起到的是（shì）什么作用（yòng）呢（ne），这三轴又是（shì）哪（nǎ）三个轴呢？三轴陀螺仪，三轴加速度计，三（sān）轴地磁传感器（qì）中的（de）三轴指（zhǐ）的就是（shì）飞（fēi）机左（zuǒ）右，前后垂直方向上下这三（sān）个轴，一般（bān）都用XYZ来代（dài）表。左右方向在飞机中叫做横滚，前后方向（xiàng）在飞机中叫做俯仰，垂直方（fāng）向就（jiù）是（shì）Z轴。陀螺（luó）都（dōu）知道，小时候（hòu）基本上都玩过，在不转动的情况下（xià）它很难站在地上，只有转动起来（lái）了，它才（cái）会站立（lì）在（zài）地上（shàng），或（huò）者说自行车，轮子越（yuè）大越（yuè）重的车子就（jiù）越稳定（dìng），转弯的时候明显能够感觉到一股阻力（lì），这就是陀（tuó）螺效应，根据陀螺效应，聪（cōng）明的人们发明出（chū）的陀螺仪。最（zuì）早（zǎo）的陀螺仪是一个高速旋转的陀（tuó）螺，通（tōng）过三个灵活的轴将这个陀螺（luó）固定在一（yī）个框架（jià）中（zhōng），无论（lùn）外部框（kuàng）架怎么转动，中间高速旋转的陀螺始终保持一个姿（zī）态（tài）。通过三个（gè）轴上的传感器（qì）就能够计算出外部（bù）框架旋转的（de）度数等数据。
由于成（chéng）本高，机（jī）械结构的复杂，现在都被电子陀螺仪代（dài）替，电子陀螺仪的优（yōu）势就是成本低，体（tǐ）积小重量轻，只有几克重（chóng），稳定（dìng）性还有精度（dù）都（dōu）比机械陀螺高。说道这（zhè），大家（jiā）也就明白陀螺仪在飞控中起（qǐ）到的作用了（le）吧，它（tā）就是（shì）测量XYZ三个轴的倾角的。那（nà）么三（sān）轴加速度计时干（gàn）什么的呢（ne），别急，我来给你解答（dá），刚刚说（shuō）道三轴陀螺仪就是XYZ三（sān）个轴，现在不用说也就明白三轴加速度（dù）计也是（shì）XYZ三个轴。当我（wǒ）们开（kāi）车起步的一瞬间就（jiù）会感到（dào）背（bèi）后有一股推力（lì），这股（gǔ）推力呢（ne）就（jiù）是加速（sù）度，加（jiā）速度是速度变化量与（yǔ）发生这一（yī）变化时间的（de）比值，是描述物（wù）体变化快慢的物（wù）理量，米每（měi）二次方秒，例如（rú）一辆车在停止状态下，它的加速度是0，起步后，从每秒0米到每秒10米，用时10秒，这就是（shì）这辆车的加速度，如果车速（sù）每秒10米的（de）速度行驶，它的加速度就是0，同样，用10秒的时间减速，从每秒10米减速到每秒5米，那么它的加速就（jiù）是负数。三轴加速度计就是测量飞（fēi）机（jī）XYZ三个轴的加（jiā）速度（dù）。
我们日常（cháng）出行都是根（gēn）据路标或记忆（yì）来（lái）寻找自己的（de）面向的，地磁传感（gǎn）器就是感知地磁的，就是（shì）一个电子指南针，它可以让（ràng）飞机知（zhī）道（dào）自己（jǐ）的飞行朝向（xiàng），机头（tóu）朝向，找（zhǎo）到任务位置（zhì）和（hé）家（jiā）的（de）位置。气压计（jì）呢就是测（cè）量当前位置的大（dà）气压（yā），都（dōu）知（zhī）道（dào）高度越高，气压越低（dī），这就（jiù）是人道高（gāo）原之后为什么会有高原（yuán）反应了，气（qì）压计（jì）是通（tōng）过测量不同位置的（de）气压，计算压差（chà）获得到当前的高度，这就是整个（gè）IMU惯（guàn）性测量单元，它在飞机（jī）中（zhōng）起到的作用就是感知飞机姿（zī）态的变化，例如（rú）飞（fēi）机当前是前倾还是左右（yòu）倾斜，机头朝向、高度等最基（jī）本的姿态数据，那（nà）么这些数（shù）据在飞空中起（qǐ）到的作用（yòng）是什么呢？
飞控最基本的功能控制一架飞机在空中飞行时（shí）的平衡，是由IMU测量，感知飞（fēi）机当前的倾（qīng）角数据通（tōng）过编译器编译成电子信号（hào），将这（zhè）个信号通过信号新时时传输给飞控（kòng）内部的（de）单片机，单片机负责（zé）的（de）是运（yùn）算，根（gēn）据飞机当前（qián）的数据，计算出一个补偿方（fāng）向，补偿角，然（rán）后将这个补偿数据（jù）编译成电子信号，传输给舵（duò）机或电机（jī），电（diàn）机或舵机在去执行（háng）命令，完成（chéng）补偿（cháng）动作，然后传感器感知到飞机平稳了，将（jiāng）实时数据再次给单片机，单片机会停止补（bǔ）偿信号（hào），这（zhè）就形（xíng）成了一（yī）个循环，大（dà）部分飞控基本上（shàng）都是（shì）10HZ的内循环，也就是（shì）1秒刷新十次。这就是飞控最基本的功（gōng）能，如果没有此功能，当（dāng）一个角（jiǎo）一旦倾斜，那么飞机就会快速（sù）的失去平衡导致坠（zhuì）机，或者说没有气压计测量不到自己的高度位（wèi）置就会一直加（jiā）油门（mén）或者（zhě）一直降油门。其（qí）次，固定翼飞（fēi）控还有空速（sù）传感器，空速传（chuán）感器一般位于（yú）机翼上或机（jī）头，但不会在（zài）螺旋（xuán）桨后边，空速（sù）传（chuán）感器就是（shì）两路测量气（qì）压的（de）传感器，一路测量静（jìng）止气压，一路测量迎（yíng）风气压，在（zài）计算迎（yíng）风气压与（yǔ）静止气压的压差（chà）就可（kě）以算出当前的空气（qì）流（liú）速（sù），一般是m/s。
有（yǒu）了最基本的平衡、定高和指南针（zhēn）等功（gōng）能，还不足以让一家（jiā）飞（fēi）机能够自主导航，就像（xiàng）我（wǒ）们去某个商场一样，首先我们需要知道（dào）商场的（de）所在位置，知道自（zì）己所在（zài）的位置，然后根据交通情况规划路线。飞（fēi）控也亦然，首先飞控需要知道自己所在位置，那（nà）就需要定位的（de），也就（jiù）是我们常说的GPS，现在定位（wèi）的有GPS、北斗、手机网络等定位（wèi）系统，但是这里面手机网络定位是最差的，误差好的话几十米，不好的话上千（qiān）米，这种误差（chà）是飞控无法接受的，由于GPS定位系统较早，在加上是（shì）开（kāi）放（fàng）的，所以大部（bù）分飞控采用的都是GPS，也有少（shǎo）数采用的北斗定位。精度基本都在（zài）3米内，一（yī）般开阔（kuò）地（dì）都是50厘米左右，因（yīn）环境干扰，或建筑（zhù）物、树木之类（lèi）的遮挡，定（dìng）位可能会（huì）差，很有可能定位的是虚（xū）假信号。这也就是为什么民用无人（rén）机频（pín）频坠（zhuì）机、飞丢的（de）一（yī）个主要原因。
GPS定位原理就是三点定（dìng）位（wèi），天上的GPS定（dìng）位卫星距离地球表面22500千米处（chù），它们所运动的轨道正好形（xíng）成一个网状面（miàn），也就是说在地球上的任（rèn）意一点，都有可以同时收到3颗以上的卫（wèi）星信号。卫星在（zài）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（jù）包，其（qí）中（zhōng）就有时间信号。GPS接收机通过解算来自多颗卫星的数据包，以及时间信号，可以清楚的计算出自己与每一颗卫（wèi）星的（de）距（jù）离（lí），使用三角向量关系计算出自己（jǐ）所在的位置。GPS也定位了，数据也（yě）有了（le），这个信（xìn）号也会（huì）通过一个编译器在次编译成（chéng）一个电子信号传给飞控，让飞控知（zhī）道自（zì）己所（suǒ）在的（de）位置、任务的位置和距（jù）离（lí）、家的（de）位（wèi）置和距离以（yǐ）及当前的速度和高度，然后再由飞控驾驶飞（fēi）机飞向（xiàng）任务位置或回家（jiā）。刚刚我们也说了，GPS能够（gòu）测速也能够测高度，为什么要（yào）有气（qì）压计和（hé）空速计呢？这就是为了（le）消（xiāo）除误差，飞机飞起来是不与地面接触的，直接（jiē）接触的是空气，假（jiǎ）设飞行环境是无风的环境（jìng），飞机在地面滑跑加速，加（jiā）速到每（měi）秒20米的（de）速度（dù）然后再（zài）拉升降舵起（qǐ）飞，这样GPS测量到的数值是准确的，但是要是（shì）逆风（fēng）呢，是因为机（jī）翼与（yǔ）空（kōng）气相对的运动达到了一定的（de）速度才能够产生一定的升力让（ràng）飞机起飞（fēi），如果在逆风环境下，风速每秒10米，飞机只（zhī）需要加速到每秒（miǎo）10米就可（kě）以正常离地了，如果加速到每秒20米，相对空气的速度（dù）已经达到了（le）每（měi）秒30米，或（huò）者说顺风起飞，风速每（měi）秒20米，飞机GPS测速也达（dá）到了20m/s的速（sù）度，这（zhè）个（gè）时候拉（lā）升降舵（duò），飞机动都不会动，因为相对空气速度是0米，达不（bú）到起飞条件，必须（xū）加（jiā）速到（dào）每秒40米的时候才（cái）能（néng）达到升力起飞。这（zhè）就是空速计的作（zuò）用，GPS测量的只是地速，刚刚降到，GPS也（yě）可以定高，第（dì）一（yī）GPS定位（wèi）精度是（shì）3米内（nèi），也（yě）就（jiù）是说飞控能感知到（dào）的是平（píng）面方（fāng）向（xiàng）的两倍误差，信号不好的话（huà）十（shí）几米都有可能，还有GPS不（bú）定位的时（shí）候，另外GPS定（dìng）高数据是海拔高度并（bìng）不是地面垂（chuí）直（zhí）高度，所以（yǐ）GPS定高在飞控中不管用。有（yǒu）了GPS飞控也知道（dào）飞机位置了，也知道家（jiā）的位置和任（rèn）务位置（zhì），但是飞控上的任务以及家的位置飞控是怎么知道的（de）呢，这（zhè）就是（shì）地（dì）面站的作（zuò）用。
地面站，就是在地面的（de）基站，也就是指挥（huī）飞机的，地面站可以分为单点地面站（zhàn）或（huò）者多点地面站，像民（mín）航机场就是地面站（zhàn），全国甚至全球（qiú）所有的地面站都（dōu）在时时联网，它们能够清楚的知道天上在飞行的飞机（jī），并能（néng）时时（shí）监测到飞机（jī）当前的飞行路线，状（zhuàng）况等，以及时时的调度（dù）等。像我们用的（de）无人机大部分都（dōu）是单点地面站，单点地面站一般由一到多个（gè）人值守，有技术员，场务人员（yuán），后勤员，通信员（yuán），指挥（huī）员等人（rén）组成。
地面站设备组成一（yī）般（bān）都是（shì）由遥控器、电脑、视频显示（shì）器，电源系统，电台等设（shè）备组（zǔ）成，一般简（jiǎn）单的来说就是一（yī）台（tái）电脑，一个电台（tái），一个遥控，电脑上（shàng）装有控（kòng）制飞（fēi）机的软件，通过航线规划工（gōng）具规划飞机飞（fēi）行的线路，并设定飞行高度，飞行速度，飞行地（dì）点，飞（fēi）行（háng）任务（wù）等通过数据口（kǒu）连接的（de）数传电台将任务数（shù）据编译传送至（zhì）飞控中，这里就有讲到数传电台，数传电台就是数据传输电台，类似我们最（zuì）和耳朵一样，好比领导说（shuō）今天做什么（me）任务，我们接受到任务并回（huí）答然后（hòu）再去执行任务，执行任务的时候时实情况实时汇报给领导，这其（qí）中通信就是嘴巴和耳朵。
数传电台（tái）就是飞机与地面站通（tōng）信的（de）一个主要工具，一般的（de）数（shù）传（chuán）电台采用的接口（kǒu）协议有TTL接口、RS485接口和RS232接口，的不过也（yě）有一些（xiē）CAN-BUS总（zǒng）线（xiàn）接口，频率有（yǒu）2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一（yī）般433MHZ的较（jiào）多，因为433MHZ是个开（kāi）放（fàng）的（de）频段，再加上（shàng）433MHZ波长较长（zhǎng），穿透力强（qiáng）等优势（shì）所（suǒ）以大部分民（mín）用用户一般都是（shì）用的（de）433MHZ，距离在5千米到15千米不等（děng），甚至更远。最终达到的就是飞机与电脑间的通讯，电脑给飞机（jī）的任务，飞机时时飞行高度，速度等（děng）很多数据都（dōu）会通过它来传（chuán）输。以（yǐ）方便我们时时监控飞（fēi）机（jī）情况，根据需要随时修（xiū）改（gǎi）飞机航向。
整套无人（rén）机（jī）飞控（kòng）工（gōng）作原（yuán）理就（jiù）是（shì）地面站开机，规划（huá）航线（xiàn），给（gěi）飞控（kòng）开机，上传航线至飞控，再设置自动起飞及降落参数，如起飞时离（lí）地速（sù）度，抬头角度（起飞攻角（jiǎo），也称迎角），爬升高度，结束（shù）高度，盘旋半径或直径，清（qīng）空空速计等，然后检查飞控中的错误、报警，一切正常，开始起飞，盘旋几周后在开始飞（fēi）向任务点（diǎn），执（zhí）行任务，最后在降落，一般郊（jiāo）外（wài）建议伞降或手（shǒu）动滑降，根据场地选择。飞机在飞（fēi）行过程中如（rú）果（guǒ）偏离（lí）航线，飞控就会一直纠正这个错误，一（yī）直修正，直到复位（wèi）为止（zhǐ）。
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