对于爱好者而言最需要注意是在放飞无人机前对环境进行详细排险与规划，分析飞行环境中可能会给GNSS系统带来影响的因素，并进行有针对性的方案制定。在安装无人机时尤其注意安装操作、布局、整体设计中GNSS信号的强弱。......
2023-07-05
我国无人机发展中的飞行控制系统演变
【摘要】：对于无人机而言，飞行控制系统是当之无愧的核心，然而它并非一成不变，正如无人机系统在历史长河中的不断演化，飞行控制系统也经历了漫长的演变过程。但本节后面的内容将专门介绍飞行控制系统在我国无人机发展过程中的变化。2012年之后，随着航拍等市场需求的挖掘，无人机对自动控制的需求越来越强烈，在系统组成上体现为从FCU转向FCS的变化趋势。
对于无人机而言，飞行控制系统是当之无愧的核心，然而它并非一成不变，正如无人机系统在历史长河中的不断演化，飞行控制系统也经历了漫长的演变过程。但本节后面的内容将专门介绍飞行控制系统在我国无人机发展过程中的变化。
图5.7 “舒克和贝塔”第四集中航模大赛的场景
21世纪之前国内很少听到“无人机”这个词，更多的是遥控飞机或者航模。“80后”的朋友们应该还记得“舒克和贝塔”这部动画片，第四集中两只小老鼠帮助皮皮鲁赢得了航模比赛。那时的航模还没有“控”，因此除了舒克操控的直升机航模外，其他小朋友都使用了相对容易操控的固定翼航模。
图5.8 ArduPilot Mega 2.5开源飞控（图片来源：维基百科用户Explore Labs）
2000年以后随着MEMS技术的发展以及国内航模发烧友的增加，从航模向无人机的转变趋势日趋明显，很多FCU（Flight Control Unit）开始出现在人们面前：国内的KK、QQ、玉兔等逐渐进入了爱好者自己组装的航模中。伴随着国际贸易的发展，国内爱好者有了更多机会接触到国外FCU产品，如法国的MWC，德国的MikroKopter、Auto Quad，美国的APM系列，穿越机常见的CC3d、Naze32、F3等。我们可以将其理解为现代意义上的“飞控板”。这些FCU通过相应的控制算法，对无人机系统反馈的状态信息进行解算，根据解算出的状态数据结合算法（一般为线性控制算法如PID、LQR等）计算控制量并输出。这个阶段中的FCU除控制器芯片外，往往只涉及很小一部分反馈模块中的传感器，同时内部算法一般只针对无人机本身的飞行控制。
2012年之后，随着航拍等市场需求的挖掘，无人机对自动控制的需求越来越强烈，在系统组成上体现为从FCU转向FCS的变化趋势。无人机厂家开始生产各自的飞控产品，该类产品更多是应用在该企业无人机产品所面对的市场领域。这类产品与FCU在系统范围或元素组成上有着明显的区别，一般不止包括之前飞控板所涵盖的硬件范畴，开始集成更多的传感器模块，如GPS、光流传感器、视觉定位系统等。
但这种转型并没有彻底完成，由于FCS的系统架构，系统设计，相关算法等各个方面都与无人机本身的应用行业息息相关，对于企业而言，真正的难点在于如何实现无人机技术与行业应用的衔接，即FCS的产品设计与技术发展不止于无人机，更重要的是延伸到无人机应用的行业中去。
无人机是基于任务的智能机器人系统，整体设计要根据专门的行业应用进行调整。这种调整势必面临来自稳定性、控制精度、行业适应性三个方面的挑战。
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