无人（rén）机之所以能够在（zài）空中（zhōng）自主（zhǔ）飞（fēi）行就是因为无（wú）人（rén）机也和人类一样，也（yě）拥有一个大脑，究（jiū）竟是什么样的（de）一（yī）个大脑才能够控（kòng）制一架飞机（jī）在空（kōng）中（zhōng）自（zì）动（dòng）驾（jià）驶呢？下面劲鹰无人机来（lái）为（wéi）你（nǐ）解（jiě）答。
飞控，也（yě）称（chēng）自（zì）驾仪。有（yǒu）了（le）这套自（zì）驾（jià）仪，通过地面端的电脑就或（huò）者（zhě）手机就可（kě）以（yǐ）控（kòng）制一架飞机自（zì）主（zhǔ）起飞（fēi）、自主导航、自（zì）主降落了。
什么是飞控呢（ne）？飞控就是飞机飞行控制器（qì）的简称，既然（rán）是（shì）控制器，那么这里边也（yě）应该（gāi）有（yǒu）一台微电脑之类的来控制飞机（jī），事实上（shàng）现在的飞控内部除了一些传（chuán）感器外还（hái）有就是多块单片机构成。
现在的飞控内部使用的（de）都是由三轴陀（tuó）螺仪，三轴加（jiā）速度计（jì），三（sān）轴地磁（cí）传（chuán）感（gǎn）器和气压计组（zǔ）成的一（yī）个IMU，也称惯性测量（liàng）单元（yuán）。那么什么（me）是三轴（zhóu）陀螺（luó）仪，什么是三轴加速度计，什么是三轴（zhóu）地磁传感器呢，气（qì）压计（jì）？它们在飞机上（shàng）起到的是什么作用呢，这三轴又是哪三个轴（zhóu）呢？三（sān）轴陀螺仪，三轴加（jiā）速度计，三轴地磁传感器中的三轴指的就（jiù）是飞机左右（yòu），前后垂直方（fāng）向上（shàng）下这三个轴，一般都用XYZ来代表。左右方向在飞机（jī）中叫做横滚（gǔn），前后（hòu）方向在飞机中（zhōng）叫做俯仰，垂直（zhí）方向就是Z轴。陀螺都知道，小时候基本（běn）上都玩过，在不（bú）转动的情（qíng）况下它很（hěn）难站（zhàn）在地上，只有转动起来了，它才会站（zhàn）立在地上，或者说自行车（chē），轮子越大（dà）越重（chóng）的（de）车子就越（yuè）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，根据陀螺效（xiào）应，聪明的人们发明出的陀螺（luó）仪。最早的陀（tuó）螺仪是一个高（gāo）速（sù）旋转（zhuǎn）的陀螺（luó），通过三（sān）个灵（líng）活的轴（zhóu）将（jiāng）这（zhè）个陀螺固定在一个（gè）框架（jià）中，无论外部框架怎么转动（dòng），中间高速旋转的（de）陀螺始终保（bǎo）持一个姿态。通过（guò）三个轴上的传感器就能够计（jì）算出外部框架旋转的度数等数据（jù）。
由于成本（běn）高（gāo），机械结构的复（fù）杂（zá），现在都（dōu）被电子陀螺仪代替，电子陀螺（luó）仪的优势就是（shì）成本（běn）低（dī），体（tǐ）积小重量轻，只有几克重，稳定（dìng）性还有精度都（dōu）比机械陀螺高。说道这，大（dà）家也就明白陀（tuó）螺仪在飞控中起（qǐ）到的作用了吧，它就是测量（liàng）XYZ三个（gè）轴的倾角（jiǎo）的。那么三轴加（jiā）速度（dù）计时（shí）干什么的呢，别急，我来给你解答，刚（gāng）刚说道三轴（zhóu）陀螺（luó）仪就是XYZ三个轴，现（xiàn）在不用说也（yě）就明（míng）白三轴加速度计也是XYZ三个轴（zhóu）。当我们（men）开车起步的一瞬间就（jiù）会感到（dào）背后（hòu）有一股推力（lì），这股推（tuī）力呢就是加速度，加速度是速度变化量与发生这（zhè）一变化（huà）时间的（de）比值，是描述物体变化快（kuài）慢（màn）的物（wù）理量（liàng），米每（měi）二次方秒，例如一（yī）辆（liàng）车在停止（zhǐ）状态下，它的加速度是0，起步后，从（cóng）每秒0米到每秒（miǎo）10米，用（yòng）时10秒，这就是这辆车的加速度，如果车速每（měi）秒10米的速度行驶，它的加速度就是0，同样（yàng），用10秒的时间减速，从每秒10米减（jiǎn）速到每秒5米，那么它的加速就是（shì）负（fù）数。三轴加速度计就是测（cè）量飞（fēi）机XYZ三个轴的（de）加速度。
我们日常出行都（dōu）是根据路标或记忆来（lái）寻找自己的（de）面向的，地磁传感（gǎn）器（qì）就（jiù）是感（gǎn）知地磁的，就（jiù）是一个电子指（zhǐ）南针，它可（kě）以让（ràng）飞（fēi）机（jī）知道（dào）自己的飞行朝向，机（jī）头朝向，找到任务位置和家的位置（zhì）。气压计呢（ne）就是（shì）测（cè）量当（dāng）前位置的大气（qì）压，都知道高度越高，气压越低，这就（jiù）是人道高原（yuán）之后为什么会有高原反应了（le），气压计是通过测量不同位置（zhì）的气（qì）压，计算（suàn）压差获得到当前的高度，这就是整个IMU惯（guàn）性测量（liàng）单元（yuán），它在飞机中起到的（de）作用就是感知飞机姿态的变化，例如飞（fēi）机当前是（shì）前倾还（hái）是左右倾斜，机头（tóu）朝向、高度等最基本的（de）姿态（tài）数据（jù），那（nà）么（me）这些数据（jù）在飞空中起（qǐ）到的（de）作用是什么呢？
飞控最（zuì）基本的功能控制（zhì）一架飞机在空中飞行时的平衡，是（shì）由IMU测量，感（gǎn）知飞机当（dāng）前的（de）倾角数据通（tōng）过编（biān）译器编译成电（diàn）子信号（hào），将这（zhè）个信号通过（guò）信号新时时传输给飞控内部（bù）的单片机，单（dān）片机负（fù）责的是运算，根（gēn）据飞机当前的数据，计算出一个补偿方向，补偿角，然后（hòu）将这个补偿（cháng）数据编译成电子信（xìn）号，传输给（gěi）舵机（jī）或电机，电机或舵机（jī）在去执（zhí）行命令，完成补偿动（dòng）作，然（rán）后传感器感知到飞机平稳了，将实时数据（jù）再次给单片机，单片机会停止补（bǔ）偿信号，这就形成了一个循环，大部（bù）分飞控基（jī）本上都是10HZ的内（nèi）循环，也就是1秒刷新十次。这就（jiù）是飞控（kòng）最基本的（de）功能（néng），如果（guǒ）没（méi）有此功能，当一个（gè）角一旦倾斜，那么飞机就（jiù）会快速的失去（qù）平衡导致坠机，或者说没有气压（yā）计测量不（bú）到自己的高度位（wèi）置就（jiù）会一直加油门或者一直降油（yóu）门。其次，固定翼飞控还有空（kōng）速传感（gǎn）器，空速（sù）传感器一般（bān）位于机（jī）翼上或机（jī）头，但不会在螺旋桨后边，空速（sù）传感器就是两路测量气压的传感器（qì），一（yī）路测（cè）量静止气压，一（yī）路测量迎（yíng）风气（qì）压，在计算（suàn）迎风气压与静止（zhǐ）气（qì）压的压差就可以算出当前的空气流速，一（yī）般是m/s。
有了最基本（běn）的平衡、定高和指南针等（děng）功能，还不足（zú）以让一家（jiā）飞机能够自主导航，就像我们去（qù）某个（gè）商场一（yī）样，首先我们需要知（zhī）道商场的（de）所在位置，知道自（zì）己所在的位置，然（rán）后根据（jù）交通情况（kuàng）规划（huá）路线。飞控也亦然，首先飞控（kòng）需要知道自己所在位置，那就需要定（dìng）位的（de），也就是我们常说的GPS，现在定（dìng）位的有GPS、北（běi）斗（dòu）、手（shǒu）机网络等定位系统，但是这里（lǐ）面（miàn）手机网络定位是最差的，误差（chà）好的话几十米（mǐ），不好（hǎo）的话上千米，这种误差（chà）是飞（fēi）控无（wú）法（fǎ）接受的，由于GPS定位（wèi）系统较早（zǎo），在加上是（shì）开放的，所以（yǐ）大部（bù）分飞（fēi）控采用（yòng）的都（dōu）是GPS，也（yě）有（yǒu）少数采用的北（běi）斗定位。精度基本都在3米内，一般开（kāi）阔地都是（shì）50厘米左右，因环境干（gàn）扰，或建（jiàn）筑（zhù）物、树（shù）木之类的遮挡，定位可能会（huì）差，很有可能定位的是虚假信号。这也就是为什（shí）么民用无人（rén）机频频坠（zhuì）机、飞丢的一个主要（yào）原因。
GPS定（dìng）位原（yuán）理就是三点定位（wèi），天上（shàng）的GPS定位卫星（xīng）距（jù）离地球表面22500千米处，它们所运动的轨道（dào）正好形成一（yī）个网状面，也就（jiù）是说在地球上的任意一（yī）点，都有（yǒu）可以（yǐ）同时收到（dào）3颗以上的卫星信号。卫星（xīng）在（zài）运动的（de）过程中（zhōng）会一直不断的发出电波信（xìn）号，信号（hào）中包含（hán）数（shù）据包，其中就有时间（jiān）信号。GPS接收机通过解算来自多（duō）颗卫星的数据包，以（yǐ）及时间（jiān）信（xìn）号，可以清楚的计（jì）算出（chū）自己与每（měi）一颗卫（wèi）星的距离，使用三角向量关系计算（suàn）出自己所在的位（wèi）置（zhì）。GPS也定位了，数据（jù）也有了（le），这个信号也会通过一个编译器在次编译成一（yī）个电子信号传给（gěi）飞控，让飞控知道自己所在的位置（zhì）、任务的位（wèi）置和（hé）距离、家的位置和距（jù）离以及当（dāng）前（qián）的速度（dù）和高度，然后再由飞（fēi）控驾（jià）驶飞（fēi）机飞向任务位置或回家（jiā）。刚（gāng）刚我（wǒ）们也说了，GPS能够测速也（yě）能够测高度，为什么要有气压计和空速计呢？这就是为了消除误差，飞机（jī）飞起来是不与地面接（jiē）触的，直接（jiē）接（jiē）触（chù）的（de）是空气，假设飞行环境是无风的环境，飞机（jī）在地（dì）面滑跑加速（sù），加速（sù）到（dào）每秒20米的速度然后再拉升降舵起（qǐ）飞，这样（yàng）GPS测量到（dào）的数值是准确的，但是要是逆风呢，是（shì）因为机翼（yì）与空气相对的运动达到了一定的速度才能够（gòu）产生一定的（de）升力（lì）让（ràng）飞机（jī）起飞（fēi），如果在逆风环境下（xià），风速每秒10米，飞机只需要加速到每秒10米（mǐ）就可以（yǐ）正常离地了（le），如果（guǒ）加速到每秒（miǎo）20米，相（xiàng）对空气的速度已（yǐ）经达到了每秒30米，或者说（shuō）顺风起飞，风速每秒20米，飞机GPS测速也达到了20m/s的速（sù）度，这个时候拉升降舵，飞机动都不会动（dòng），因（yīn）为相对空气速（sù）度是0米（mǐ），达不到起飞条件，必须加速到每秒40米（mǐ）的时（shí）候才能达（dá）到升力起飞。这就是（shì）空（kōng）速计的（de）作（zuò）用，GPS测量的只是地速，刚刚降（jiàng）到，GPS也可以（yǐ）定高，第一GPS定位精度是3米内，也（yě）就（jiù）是（shì）说飞控能感知到的（de）是平面方向（xiàng）的两（liǎng）倍误差，信号（hào）不好的话十几（jǐ）米都有可能，还有GPS不定位的（de）时（shí）候，另外GPS定高数据是海拔高度并不（bú）是地面垂直高度，所以GPS定高（gāo）在飞控（kòng）中不（bú）管用。有了GPS飞（fēi）控也知道飞机位（wèi）置了（le），也知道家（jiā）的位置和任务位置，但是飞控上（shàng）的任务以及（jí）家的位置（zhì）飞控（kòng）是怎么（me）知道的呢，这就是地面站的作用。
地面站，就是在地面的基站（zhàn），也就是指挥飞机（jī）的，地面站可以（yǐ）分（fèn）为单点（diǎn）地面站或者多点地面站，像民航机场就是（shì）地（dì）面站，全国甚至（zhì）全球所（suǒ）有的地面站都在时时联网（wǎng），它们能够清楚的知道（dào）天上在飞行（háng）的飞机（jī），并能时时监测到飞机（jī）当（dāng）前的飞行路线，状（zhuàng）况（kuàng）等，以及（jí）时时的调（diào）度等（děng）。像我们用的无人机大部分（fèn）都是单点（diǎn）地面站，单（dān）点地面（miàn）站一般由一到多个人（rén）值守，有技术员，场务人员（yuán），后勤员，通（tōng）信员，指挥员等人组成。
地（dì）面站设备组成一（yī）般都是由遥控器、电脑、视频（pín）显示器，电源系统，电台等设（shè）备组成，一般简单的来说就是一（yī）台电脑，一（yī）个（gè）电台（tái），一个遥控（kòng），电脑上装有控制飞机的软件，通过航线规划（huá）工具规划飞（fēi）机飞行的线路，并设定飞行高度，飞行速度（dù），飞（fēi）行地点，飞行（háng）任务等通过数据口连接的数传电台将任务数据（jù）编译传送至飞控中，这里就有讲到数传电台，数传电台就是数（shù）据传输电台，类似（sì）我们最（zuì）和耳朵一（yī）样，好（hǎo）比领导说今天做什么任务，我们接受（shòu）到任（rèn）务并（bìng）回答然后再（zài）去执行任务，执行任务的时候时实情况（kuàng）实时汇（huì）报给领导，这其中通信就是（shì）嘴巴和耳朵。
数传（chuán）电台就是（shì）飞（fēi）机与地面站（zhàn）通（tōng）信的（de）一个主要工（gōng）具，一般（bān）的数传电台采用的接口协议有（yǒu）TTL接口、RS485接口和RS232接口，的不（bú）过也有一些CAN-BUS总线接（jiē）口，频（pín）率有2.4GHZ、433MHZ、900MHZ、915MHZ，一（yī）般（bān）433MHZ的较多，因为433MHZ是个开放的（de）频段，再加上433MHZ波长较长，穿透力强等优势所以大部分（fèn）民（mín）用（yòng）用户一般都是用的433MHZ，距（jù）离在5千米（mǐ）到15千米不等，甚至更远。最终达到的就是飞机与电脑间的通（tōng）讯，电脑（nǎo）给飞机的任务，飞（fēi）机时时（shí）飞行高（gāo）度，速（sù）度等很多数据都会通过它（tā）来传输。以方便我们时时监（jiān）控飞机情况，根据需要随时修改飞机航（háng）向。
整套无（wú）人机飞控工作原（yuán）理（lǐ）就是地（dì）面站（zhàn）开（kāi）机，规划航线，给飞（fēi）控开机，上传（chuán）航（háng）线至飞控，再设置自动（dòng）起飞及降落（luò）参数，如起（qǐ）飞时离地（dì）速度，抬头角度（起飞攻角，也称迎角），爬（pá）升高度（dù），结束（shù）高度，盘旋半径或直径，清空空速计（jì）等（děng），然后检查飞控中的错（cuò）误（wù）、报警，一切正常，开始（shǐ）起飞（fēi），盘（pán）旋几周后在开始飞向任（rèn）务点，执行任务，最后在降落（luò），一般郊（jiāo）外建议伞降或（huò）手动（dòng）滑（huá）降，根据场（chǎng）地选择。飞机在（zài）飞行过程中如（rú）果偏离航线，飞控就会（huì）一直（zhí）纠正这（zhè）个错误，一直修正，直（zhí）到复（fù）位为止。
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