无人机姿态检测及控制技术

简述信息一览：

• 1、无人机核心技术是什么
• 2、无人机飞控算法-姿态估计-欧拉角-旋转矩阵-四元数
• 3、无人机是怎么控制的?无人机控制技术
• 4、无人机飞控有哪些
• 5、无人机姿态调参

无人机核心技术是什么

无人机核心技术是飞行控制、导航定位、动力系统以及传感器技术。飞行控制技术 飞行控制是无人机的核心，涉及到无人机的稳定性、机动性和安全性。它主要包括自动驾驶仪、飞行管理系统等，负责处理飞行过程中的各种数据，确保无人机按照预设的航线和任务进行飞行。

无人机的电调，作为无人机的动力系统核心，其核心技术主要体现在无感 FOC 控制技术上。无感 FOC技术相比传统的方波控制技术，具有低噪音、快速响应和转矩平顺的优点。FOC技术实现速度环和电流环的双闭环控制，大大提升了电调的性能。

大疆的主要核心技术是：飞控系统（主要是软件和算法）、云台机构、机械结构、飞行安全保障系统等。视觉处理单元：目前需要从美国INTEL棋下的Movidius公司购买，视觉处理单元也叫VPU，他的作用是：嵌入式深度神经网络、位姿估计、3D深度感应、视觉惯性测距，以及手势/眼部跟踪。对于无人机非常很重要。

飞控技术是无人机的核心技术之一，大疆在这方面具有明显优势。即使在五六级大风下，DJI的无人机也能纹丝不动地悬停。相比之下，其他品牌的无人机在恶劣天气条件下表现不佳。图传功能是衡量无人机性能的重要指标。大疆的Mavic Air 2和mini2支持10km图传距离，而其他品牌的大多数产品只能达到7km。

无人机飞控算法-姿态估计-欧拉角-旋转矩阵-四元数

无人机飞控算法中的姿态估计涉及欧拉角、旋转矩阵和四元数等关键概念：欧拉角：定义：欧拉角用于描述旋转，姿态角是其特殊形式。应用：在无人机姿态估计中，欧拉角直观地表示了无人机的飞行姿态。旋转矩阵：定义：通过将三个轴的旋转矩阵相乘，描述物体姿态的旋转。特点：旋转矩阵在描述旋转时避免了万向锁问题，但计算相对复杂。

无人机飞控算法中，姿态估计是一个核心部分。通过理解卡尔曼滤波的基本原理，并结合实际模块的应用，我们能逐步揭开其神秘面纱。在学习过程中，参考了大量CSDN、知乎、简书等平台的文档资料，从中获益匪浅。错误和疑问，我们欢迎交流讨论，共同进步。

欧拉角、旋转矩阵、四元数的角运动微分方程是描述无人机等刚体姿态变化的重要工具，它们分别具有以下特点：欧拉角微分方程：描述：欧拉角通过三次旋转来描述姿态。特点：欧拉角的微分方程揭示了每次旋转产生的角速度如何沿旋转轴方向变化，并影响角速度的表示。

应用场景 欧拉角：常用于直观理解旋转，但在涉及复杂旋转或需要避免万向锁的场景中不适用。 旋转矩阵：适用于需要精确描述坐标变换的场景。 四元数：因其简洁性和避免奇异性的优势，常用于游戏、动画中的角色运动表示以及机器人姿态控制等领域。

四元数角运动微分方程四元数表示姿态旋转，其微分方程基于四元数的导数定义，通过拆分旋转过程和四元数乘法规律，最终得到四元数与角速度的关联。总结，欧拉角和四元数是控制中最常用的，尤其四元数无奇点且表达清晰，适合控制设计。后续文章将深入探讨如何利用这些微分方程进行姿态控制律设计。

用于无奇点地表示任何旋转。四元数的运算规则、姿态表示以及与欧拉角和旋转矩阵的转换都是理解其在飞控中的关键。总结来说，欧拉角直观但有局限，旋转矩阵复杂，而四元数简洁但不直观。了解它们各自的优缺点，有助于在实际应用中做出合适的选择。更多无人机技术内容，请关注公众号无人机系统技术。

无人机是怎么控制的?无人机控制技术

WIFI WIFI技术成熟，便于通过无线WIFI传输***或图像。然而，其传输距离较短，需要大功率中继设备以实现远距离控制，因此更适合短距离应用。 4G 4G技术通过移动运营商的众多基站，实现低延迟的图像传输和超视距控制。

总而言之，无人机的控制方式主要分为两种：一种是通过地面控制站和微波通讯进行近距离实时控制，另一种则是借助卫星进行远距离控制。后者虽然具有一定的延时，但其覆盖范围更广，控制距离不受限制。普通无线电通信则无法满足远距离控制的需求，而卫星通信技术的应用则为无人机提供了更广阔的应用空间。

无人机控制方式主要有以下几种：遥控器控制：这是目前无人机最常用的控制方式。通过手持遥控器，用户可以发送指令来控制无人机的飞行方向、高度、速度等。遥控器通常配备有各种按钮和摇杆，用于实现不同的飞行动作。手机或平板控制：随着技术的发展，许多无人机已经支持通过手机或平板电脑等移动设备进行控制。

无人机最常见的控制方式是使用遥控器。遥控器通过无线电信号与无人机通信，允许操作者控制无人机的飞行方向、高度和速度等。这种控制方法简单易用，适用于大多数无人机操作场景。 无人机配备了自主飞行控制系统，该系统根据预设的飞行***或任务指令执行复杂的飞行动作。

无人机飞控有哪些

无人机飞控品牌主要包括以下几个：大疆：作为全球最大的无人机制造商，大疆的飞控系统***用了先进的惯性导航和GPS定位技术，具备精准悬停、自动返航、智能跟随等功能，稳定性和容错能力强大。巴腾特：专注于开源飞控系统，产品广泛应用于无人机、穿越机等领域。

无人机飞控品牌包括大疆、亿航、中兴、极飞和零零无限。 大疆：作为中国无人机行业的领军企业，大疆以先进技术和高品质产品闻名全球。自2006年成立以来，大疆专注于提供专业的无人机解决方案，服务于摄影、农业、消防、警务等多个领域。

自动驾驶仪：这是无人机飞控的核心部分，负责控制无人机的飞行姿态。它接收来自导航系统的信号，并通过相应的控制算法计算出需要的飞行指令，从而调整无人机的姿态，保证无人机按照预定的航线飞行。导航系统：导航系统负责为无人机提供定位信息。这通常依赖于GPS、惯性测量单元（IMU）或其他传感器技术。

角速度传感器（Gyroscope）用于测量无人机绕三个轴向的旋转速度，提供飞行控制系统对无人机的角速度变化进行监测和控制。姿态传感器（Attitude Sensor）用于测量无人机的姿态，包括俯仰、横滚和偏航角度，提供飞行控制系统对无人机的姿态稳定和控制。

无人机飞控品牌有很多，比较知名的有大疆（DJI）、巴腾特（Betaflight）、KISS FC、乐迪（RadioLink）等。首先是大疆（DJI）。作为全球最大的无人机制造商，大疆在飞控技术方面也颇具实力。大疆的无人机飞控系统***用了先进的惯性导航和GPS定位技术，能够实现精准悬停、自动返航、智能跟随等多种功能。

所谓无人机飞控系统是指控制和指导无人机飞行的一系列设备和程序。无人机飞控系统可以说是无人机的大脑，它不仅决定了无人机的能和稳定，也直接影响到无人机的操作和安全。

无人机姿态调参

无人机姿态调参是一个复杂但有序的过程，主要包括调试准备、调试步骤和数据分析三个环节。调试准备： 电调校准：确保电调工作正常，无人机飞行稳定。 PWM_MIN参数验证：验证PWM信号的最小值，确保无人机在最低油门时不会意外启动。 打开SDLOG_PROFILE参数：开启日志记录功能，便于后续数据分析。

在开始参数调试前，需进行调试准备，包括电调校准、PWM_MIN参数验证、打开SDLOG_PROFILE参数、将MC_AIRMODE置0、将姿态相关参数减少20%。

MissionPlanner：这是一款功能丰富的开源无人机调参软件，支持多种无人机类型，包括固定翼、多旋翼和直升机。它能够提供实时的飞行数据监控、地图导航、任务规划，并且拥有详细的参数调整选项。 APMPlanner0：这款软件专门为ArduPilot自动驾驶仪设计，具有直观的图形界面，能够简化复杂的配置过程。

因此，需要再次调参，以使无人机获得更加准确、稳定的姿态和飞行控制，确保其安全、稳定地飞行。

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