1.3. 无人机的主要设备在线视频

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大家好! 让我们讨论无人机的构造。

任何一种无人机均由结构机械零件和车载电子设备组成

其中包括机翼，螺旋，机体，襟翼等。

以及自动驾驶仪，电动机，测量和导航设备的有效载荷

在俄罗斯绝大多数用于商业无人机航拍是带有电动机的机翼，或者是带有电动机的多旋翼。

在这种情况下，起飞重量可能会有很大的变化在0.5公斤到12公斤之间

多旋翼无人机更适合于后续的三维建模或在起飞/着陆条件相当受限的情况下进行拍摄，因为它们只需要较小的起飞面积

飞翼类型更适合于远离起点的区域或较大的区域，例如他们可以在空中停留更长的时间

因此，我们考将会探讨这两种无人机的设计特征。图为四轴飞行器DJI Phantom 4。

其形状和外观早已为人所知。在整体构造上，主要是由尼龙塑料构成。并有四个主要固定在支臂上的电机。

可快速拆解的螺旋，也是塑料的。

由机体向下延伸的两个机架，在机架之间有一个载相机的悬挂装置。

我们可以立即注意到空气动力学的原理，从而实现飞行效率。

在下图中，您将看到无人机 Geoscan-201。

它以双翼形式制成。机翼由发泡聚丙烯制成（EPP）。

红色的主体由复合材料制成。

所有电子设备均位于机箱内部。还有配置降落伞。飞行期间，使用两个电子元件进行控制螺旋桨以及引擎。

该飞机易于组装和拆卸。准备时间不超过10分钟

现在让我们谈谈电子元件。

从最重要的开始-整个无人机的大脑- 自动驾驶仪

自动驾驶仪是一种软硬件组合，可以执行多种功能。

1.评估 无人机在航行中的位置和飞行参数;

2.引擎控制; 3.与控制站的信息交换

自动驾驶仪从各种传感器（惯性系统，卫星导航系统和其他传感器）收集信息。

自动飞行是在航空诞生之后立即出现的。 1912年，美国首次出现了自动驾驶仪，或者说是该领域的发展。

Sperry Corporation创建了一种“陀螺稳定装置”，有助于维持飞行方向并稳定侧倾。

1914年6月18日，带有这种装置的飞机首次在法国飞行

显然，最初的任务是帮助飞行员并减轻飞行员的负担。

但是，很快就很明显，可以制造出具有打击元素的自主控制设备。

所以现在出现的就是我们所说的鱼雷和巡航导弹。

朝这个方向发展的先驱是著名的是由德国开发商研发的Vau-2巡航导弹。

它使用了基于陀螺仪的自动驾驶仪。自动驾驶仪控制飞行模式，发动机和方向舵。

自动驾驶仪的硬件包括几个组件：

1.电源系统为无人机的其余组件提供电源管理，并调整其正确性的功能。

该系统包括：电池控制器，电压转换器，各种传感器。

电池控制器计算消耗的电量，剩余电量和充放电循环次数。

转换器对于形成各种电压是必要的，以便为无人机的其他组件供电

2.传感器系统-它包括确定无人机在航行中位置所需的各种传感器。

例如：空速传感器, 超声波测距仪, 红外测距仪, 光流系统

所有组件都是提高飞行安全性和自主性所必需的

3.通信系统-包括通过其将遥测和视频信号从无人机传输到操作员以及将控制信号从操作员传输到无人机的组件。

在现代系统中，他们使用无线电调制解调器和无线电通信，中低价格类别的无人机配备了Wi-Fi模块。

值得一提的是，无线电通信更稳定，并且距离更远。在民用部分，最远可达到60-70公里。

DJI Phantom等设备均配备了wi-fi 在疏松的市区内不超过1.5 km。

在理想条件下，距离仍不超过几公里。

但是，可提供出售带有替换天线的改进型控制面板，使您可以将距离增加到5-7 km。

4.飞行控制器。通常，这是一块板或微型计算机，其执行的主要功能是收集，处理信息并向其他无人机系统发出控制信号。

如果自动驾驶仪是无人机的大脑，那么飞行控制器就是自动驾驶仪的大脑。

让我们继续进行自动驾驶仪的软件部分。

它由几个控制模块组成。首先是控制模块。

这是飞行控制器中安装的程序。执行控制信号的形成和传入信息的处理。有两个级别：

低等级别 - 控制无人机在航行中的位置， 即时飞行；高等级别 - 无人机通过飞行任务来运作。

位置计算模块 - 顾名思义，它与控制系统进行交互并将有关精确位置的信息传输到控制模块。

除了这些模块之外，程序部分还包括任何低级和高级微程序- 通信，数据存储，有效载荷管理等模块。

大多数无人机中的核心角色是导航系统。

导航系统结合了惯性导航系统- 各种传感器- 陀螺仪，加速计和磁力计，以及由卫星接收器组成的卫星导航系统，通常是大地测量类别。

惯性导航系统基于惯性导航方法。反过来，它是基于物体的惯性现象。

这种方法最重要的优点是它的自主性，即独立于外部地标和信号的存在。

惯性导航的本质是确定物体的加速度及其角速度。基于这些数据，可以确定对象的位置、路线、速度、路径等。

除了这些参数之外，还需要计算必要的数据以稳定对象的飞行和自主控制。
什么设备用于此？

1.加速度计- 线性加速度传感器。加速度计- 一种用于测量移动物体的加速度（真实加速度和重力加速度之差）的投影的设备。

加速度计是敏感元件，在运动开始时会偏离其原始位置。根据这些变化计算出加速度值。

最简单的示例是带有示数装置的弹簧

2.陀螺仪-一种执行快速循环（旋转或振动）运动并因此对惯性空间中的旋转敏感的设备。

最简单的例子是玩具陀螺。加速旋转的陀螺仪保留（以一定的精度）其位置，

并且可以旋转围绕它的系统，并且可以读取系统相对于陀螺仪的角度方向。

陀螺仪可让您确定与设备机身相关联的坐标系与与地球相关联的坐标系之间的偏差，并获得方位角：偏航（航向），

俯仰和横滚。示例在图片中显示。

自动驾驶仪接收这些角度的值，并据此控制飞机。

3.磁力计-用于测量磁场特征的仪器。这些设备用于获取和澄清有关无人机飞行速度的数据。

第一个完整的惯性系统出现在美国的50年代，而且非常笨重，占据了许多盒子。

我们不太可能在无人机上安装类似的系统。

发展不会停滞不前，大多数的无人机都配备了高精度无机电系统-尺寸极小的设备。

微机电系统（MEMS）是结合了微电子和微机械组件的设备。

这些设备根据调整为微型尺寸的机械原理运行。

微机电系统技术用于创建各种微型传感器，例如加速度计，角速度传感器，陀螺仪

图为微机电加速度计。从力学上讲，这是最小的砝码和悬架，就像在经典的系统中一样。

但是该检测已经在电力领域。有电容器，热，压电陀螺仪和加速度计。

例如，电容器板被放置在电容器室中的移动重物和固定部件上。

当他们流离失所时，其能力就会改变。知道了质量和悬架参数，就可以计算出加速度。

卫星导航系统拥有精度等级不同的接收器- 从家用到高精度大地测量。

使用此接收器，自动驾驶仪可以接收有关设备空间位置的信息。

我们将在第三大纲中进一步讨论卫星测量方法。

空间位置，无人机导航系统的安装角度，空速传感器和风速数据的结合使自动驾驶仪能够有效，准确地控制整个飞行过程

无人机应用的温度范围为-50 - +50. 关键的气候条件是降雨和风速。

大多数无人机以高达15 m / s 风速飞行。

降雨并不会总是阻碍飞行本身，而是会干扰航拍的性能，因为 图像质量会明显变差

在本课程中，我们研究了无人机的结构，主要类型和应用程序功能。

在下一课中，我们将学习无人机可以携带哪种有效载荷以及可以将其用于哪些目的。