無人機技術各模塊詳解與技術分析

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　如今無人機成爲了展會最大的熱點之一，大疆(DJI)、Parrot、3D Robotics、AirDog等知名無人機公司都有展示他們的最新産品。甚至是英特爾、高通的展位上展出了通信功能強大、能夠自動避開障礙物的飛行器。無人機在2015年已經迅速地成爲現象級的熱門産品，甚至我們之前都沒有來得及細細研究它。與固定翼無人機相比，多軸飛行器的飛行更加穩定，能在空中懸停。主機的硬件結構及標准的遙控器的結構圖如下圖。



　　四軸飛行器系統解析圖


　　遙控器系統解析圖

　　以上只是標准産品的解剖圖，有些更加高級的如針對航模發燒友和航拍用戶們的無人機系統，還會要求有雲台、攝像頭、視頻傳輸系統以及視頻接收等更多模塊。


　　飛控的大腦：微控制器

　　在四軸飛行器的飛控主板上，需要用到的芯片並不多。目前的玩具級飛行器還只是簡單地在空中飛行或停留，只要能夠接收到遙控器發送過來的指令，控制四個馬達帶動槳翼，基本上就可以實現飛行或懸停的功能。意法半導體高級市場工程師介紹，無人機/多軸飛行器主要部件包括飛行控制以及遙控器兩部分。其中飛行控制包括電調/馬達控制、飛機姿態控制以及雲台控制等。目前主流的電調控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。

　　多軸飛行器由遙控， 飛控，動力系統， 航拍等不同模塊構成， 根據不同等級産品的需求，會采用到不同CPU內核。例如小四軸的飛行主控， 因功能單純， 體積小， 必須同時整合遙控接收， 飛行控制及動力驅動功能;中高階多軸飛行器則采用內建 DSP 及浮點運算單元的， 負責飛行主控功能，驅動無刷電機的電調(ESC)板則采用MINI5($1.0889)系列設計。低階遙控器使用 SOP20 封裝的4T 8051 N79E814;中高階遙控器則采用Cortex-M0 M051系列。另外， 內建ARM9及H.264視頻邊譯碼器的N329系列SOC則應用于2.4G及5.8G的航拍系統。

　　在飛控主板上，目前控制和處理用得最多的還是MCU而不是CPU。由于對于飛行控制方面主要都是浮點運算，簡單的ARM Cortex-M4內核32位MCU都可以很好的滿足。有的傳感器MEMS芯片中已經集成了DSP，與之搭配的話，更加簡單的8位單片機也可以做到。