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基础知识

前一专题的《飞行器分类与合规边界》已经说明法规分类和技术构型。本专题在此基础上,以最常见的小型多旋翼为主要示例讲解系统组成、飞行原理和飞控基础,不预设读者具有航空、电子或嵌入式开发经验。

厂商与平台说明

本专题讲解的是可以迁移到不同产品的通用知识,不以SpeedyBee或其他品牌作为前提。文中的飞控、电调、电机、电池、接收机和摄像头照片来自多个厂商,只用于帮助识别部件外观。

不同品牌的部件可以组合使用,同一品牌的部件也不一定天然兼容。实际选型必须核对机械尺寸、电压、电流、接口、协议、所选固件是否支持该飞控板,以及任务需求。Betaflight、INAV和ArduPilot等名称用于说明具体实现,后续也会覆盖开源固件修改、硬件移植和自研开发,不把任何单一固件作为唯一答案。

学习顺序

  1. 多旋翼无人机系统由哪些部分组成
  2. 四旋翼为什么能够飞行
  3. 坐标系、姿态与旋转
  4. 传感器与状态估计
  5. 闭环控制与比例积分微分控制器
  6. 无线电链路与数据链
  7. 电池、电压、电流与功率
  8. 常用单位、缩写和接口

学习目标

完成本专题后,读者应当能够:

  • 说清楚飞控、电调、电机、螺旋桨和接收机各自负责什么;
  • 理解飞行控制命令如何变成四个电机的转速变化;
  • 区分姿态、位置、速度和高度等状态量;
  • 说明陀螺仪、加速度计、气压计和卫星导航分别测量什么;
  • 理解闭环控制、比例积分微分控制器和混控器的基本关系;
  • 区分遥控、遥测、视频和配置链路;
  • 看懂电池节数、容量、电压、电流、功率和常见接口标记;
  • 看懂基本接线图、方框图和飞控参数页面;
  • 为进一步学习不同飞控固件、硬件设计、板级移植和自研开发建立基础。

阅读提示

基础知识中的“系统”是功能划分,不代表每项功能都由独立电路板实现。例如,一体式飞控可能同时集成飞控处理器、电调、接收机、图传和电源管理,但这些功能仍然属于不同子系统。

第1篇和第2篇使用多旋翼、四旋翼作为主要示例;坐标系、传感器、闭环控制、通信和能源等概念则适用于更广泛的无人机。遇到只适用于特定构型的内容,正文会明确标注适用范围。