GCS与无人机自动驾驶仪
第四讲：GCS与无人机自动驾驶仪
★这一讲的内容，基本以YS09自驾的基本内容来展开。
1.GCS的引进
光看视频监视器，依然不能直观地了解飞机的实时位置信息。这时候可以引入简单的地面站软件系统，利用便携式电脑而不是小电视来显示遥测数据。
有了GCS，就能扩展许多新功能，比如：
功能一：更直观地显示飞机的实时位置。即载入电子地图，显示飞机的实时飞行轨迹；
功能二：指哪飞哪。即，在地图上选定一个点，让飞机飞往该点并绕之盘旋。实际上是盘旋功能的扩展。此外，还有定点盘旋、到达航点后盘旋、云台锁定目标盘旋等扩展方式。
功能三：显示更多有用数据。便携式电脑上能以仪表、数据选项卡（位置可复用）等形式来加强数据显示功能。
功能四：航线功能
有了GCS后，自驾系统可以进一步扩展出一个航线功能。在地图上选定几个航点，根据映射关系知道这几个航点的经纬度数据，然后给每个点预设一个飞行高度，就能生成一条目标航线。把航线数据上传到自驾上，就能让飞机以更精确的方式来执行航拍任务了。
2．航模与无人机有什么关系？
(1)RC发射机手动控制与GCS自动控制
简单来理解，无人机尺寸比航模大，载重比航模多，通信距离比航模远，自动化程度比航模高。其中最重要的区别，就是无人机的高度自动化的工作方式。
在航模中，RC发射机是最主要的命令发信源，手动模式是最基本的飞行控制模式，在无人机中，带GCS（Ground Control Station，即地面站软件）的便携式电脑，是最主要的命令发信源，而自动模式才是最基本的飞行控制模式。所谓自动模式，就是，用户在电脑上发出命令，然后通过数据链路（GCS->串口->地面数传电台->机载数传电台->飞行控制器）传到飞机上，由飞机上的飞行控制器分析处理后，再去驱动各执行设备（如舵机）的工作。
可以认为，GCS自动控制是RC发射机手动控制的扩展和延伸。还可以做其他的类比：GCS的遥测数据监视，是OSD的扩展和延伸；GCS的通信协议，是PWM规则的扩展和延伸；GCS的参数设置，是舵机通道感度旋钮的扩展和延伸；等。
(2)有三种通过GCS发出控制命令的方法：
①直接点击某个按钮或菜单，如“开伞”功能，GCS就自动按照专用的通信协议产生一条数字命令；
②先以键盘输入、鼠标动作、RC发射机动作等形式向GCS录入一个或一组数据，然后
由GCS按照专用的通信协议打包成一条数字命令；
③先进入某种状态，然后使用鼠标或键盘持续操作，如拖动某个滚动条或在电子地图上点击不同的点，鼠标或键盘的每次操作，都会使GCS按照专用的通信协议产生一条对应的数据命令。
（3）通信协议
百度百科解释：“通信协议（communications protocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。”
上图是FY21AP通信协议中的一个指令，用于向自动驾驶仪上传定高飞行的高度参数。假设在GCS中设置的高度为100米，换成十六进制就是Ox64(100=16*6+1*4)，于是高位data2=0x00,低位data3=0x64 。指令字长是5位，于是data0=0x05,指令功能识别号为0xb1,于是data1=0xb1。然后是校验码，把data0-data3加起来等于5+177+0+100=282，除以256后余数为26，即0x1a，于是data4=0x1a。
于是要上传的完整指令就是：“0xa5-0xa5-0x05-0xb1-0x00-0x64-0x1a-0xaa”。自驾收到指令后按照通信协议进行解读，首先连读到两个“0xa5”，知道是一条指令的开始标识，接着读到一个“0x05”，知道这条指令有效字长为5，接着读到“0xb1”的功能识别号，知道这是一条设置高度的指令，然后是“0x00-0x64”，知道高度为100米，然后已经来到有效数据的最后一位，就把前面的四个数字累积并求余，得到一个数字，拿这个数字来和“0x1a”进行对比，如果两者相等，则校验成功，如果不相等，则视为无效数据直接丢弃。
（4）无人机、自驾与航拍
自驾与无人机的典型应用就是航拍。
即按预设航线自主飞行，按预定方式采集有用的图像资料。也就是说，YS09自驾在无人机上的主要功能就是，使飞机平稳的压线飞行，可以实时增删航点、修改航点信息，可以实时调整飞行参数，可以实时飞往任意点(包括预设航点和临时兴趣点)，并调整飞行高度，在此基础上，控制云台转动，驱使照相机和摄像头进行拍摄。
做个简单类比，说明云台的作用。摄像头好比人的眼睛，可以用来看风景，云台就好比人的头部，可以转动到不同角度来看周围的风景。一般而言，拍照时很少使用云台，或只使用正射云台（镜头一直垂直向下，当飞机偏离水平位置时，自驾会发出增稳信号使镜头回到垂直向下的状态）。拍视频时，基本上都要用到云台，一般是目标锁定云台（它的高级用法是“凝视”，即飞机绕目标点盘旋，而镜头始终对准地面目标。）
3.从功能升级的角度简述自主飞行与航拍的关系
1）无人机航拍的基本内容
自主飞行与图像采集。本文主要讲解固定翼无人机的测绘级航拍（以YS09自驾为例）。2）自主飞行的内容
需要进行姿态测量与位置测量，还有最终全都转化为舵机控制的姿态控制与位置控制。3）图像采集的内容
分成两类：自动照相与录像。分三种情况：离线回收或实时回传，或两者兼有）。
4）YS09自驾需要对以下设备进行操作：
①简单分为五组：电池、自驾、RC链路设备（RC发射机与RC接收机）、数据链路设备（数传电台、USB-串口转换器和便携式电脑），以及舵机。
②地面控制设备：
RC发射机、地面数传电台、USB-串口转换器、便携式电脑、12V地面电台电池。
③机载飞行设备
RC接收机、机载数传电台、12V自驾电池（同时还直接给机载电台供电）、6V舵机电池（或由其他途径获取6V电源）、自驾、GPS、气压计导管、马达、机体、飞行舵机（AIL/ELE/RUD）、电调（电动飞机专用，油动飞机还是使用舵机）、降落伞舵机等。
④机载图像采集设备
云台舵机（最多三轴）、照相机（利用快门线信号）、摄像头（若能调焦）。
5）与YS09无关的其他设备
①地面图像设备：图传接收机，视频监视器，以及DVR。
①机载图像设备：图传发射机，OSD。
6）无人机自驾的等级分类
可简单分为FPV级、普通航拍级与测绘级。
因为无人机自驾里的大部分功能都集成在GCS中，因此，可以根据GCS功能的完备性来区分无人机自驾的等级。甚至可以认为，不带GCS的自驾，根本就不是无人机自驾。7）FPV级自驾（当前市场参考价为1500-5000人民币）
过去，FPV自驾能控制增稳和自动回航，但很少提供GCS功能。随着技术门槛不断降低，也有不少FPV自驾开始提供GCS操作，不过一般只有数据监视而不支持实际控制，或允许输入少数航点进行简单航线飞行（但压线效果很差，即多航点功能与压线飞行完全是两码事）。
如果一款FPV自驾能支持GCS航点输入与简单航线飞行，那么它就可以归类为FPV级无
人机自驾。FPV级自驾一般只进行简单的互补级传感器数据融合而没有经过复杂的GPS辅助数据融合，不支持空速控制，所以姿态测量精度不高，相关的飞行控制效果也有明显的限制。
FPV级自驾一般只适用于玩家领域，用于简单娱乐与初级商业航拍。
8）普通航拍级自驾（当前市场参考价为5000-20000人民币）
必须带有GCS（不带GCS就无法提供完备的航线飞行功能）。普通航拍级自驾支持简单的航线飞行功能，压线效果比FPV级自驾的好一些（基本能压线飞行，但切入航线效果不好，而且经常容易偏离目标航线，盘旋时的飞行轨迹也不是特别圆）。
此类自驾传感器数据融合效果比FPV级要好，因此飞行控制效果要高一个等级。但很多自驾依然不带空速控制。也就是，姿态控制和位置控制效果依然不够精确稳定。
在图像采集方面，还可以分为三个等级：初级（提供手动拍照和手动云台控制接口，但自动控制功能很少），中级（能自动拍照，但不支持云台增稳等自动功能）和高级（能自动拍照，支持云台增稳）。
此类自驾一般用于初级商业航拍（农田、林木、公路等的常规巡视），其航拍照片能拼接粗略的全景图，但不能用于测绘用途（没有精确的POS信息，甚至不提供POS信息），其航拍视频能达到粗略的侦察效果，但不够完备（固定翼飞机只能盘旋而不能悬停，只能通过兴趣点盘旋和云台辅助观测来提高侦察效果的完备性）。
9）普通航拍级自驾与测绘级自驾的区别
①普通航拍级自驾不能提供云台目标锁定功能（工作原理看似简单，但真正的编程实现非常困难），一般也不提供太多的高级航线功能（如航点很少，无样式功能，不能便利地更改飞行方式等），同时不提供高级的安全保障功能（如语音报警等）。
②测绘级自驾的特点
姿态精度（无论测量或控制）2度以内，即正常巡航飞行时，机体晃动不超过2度。含丰富的GCS（Ground Control Station,即地面站软件）功能，其中的样式航线飞行功能（用户人工输入四个航点，系统会自动生成多条带辅助转弯航点的等距平行航线来覆盖拍照区域）用于测绘级拍照，此外，云台目标锁定（飞机绕目标点盘旋，摄像头始终对准地面目标点）用于战术级侦察。
此类自驾还能提供丰富的升级扩展功能（如支持DGPS、雷达等）。
10）测绘级自驾（市场参考价20000-150000RMB）
参见本文对YS09的具体描述。
YS09是测绘级自驾，比FPV自驾高两个档次，比普通航拍级自驾高一个档次。
4．GCS的遥测数据监视
数据信道连通后，自驾将会通过下行数据链路，把遥测数据传回地面，逐条保存在轨迹文件中，同时在GCS中实时显示出来。
1）通过“GCS->菜单栏->查看”隐藏（或显示）局部功能界面
2）查看GCS仪表栏（GCS->菜单栏->视图->飞行控制）
将会出现四个仪表：GPS地速(km/h)，气压高度(m),姿态仪表（“左1”表示左机翼低于水平线1度，“俯1”表示机头高于水平线1度，其他依次类推），以及转速仪表（对电动飞机无意义，只对油动飞机有效）。
3）飞行数据栏上的各种数据
①“电压数据”选项卡（图略）
②“其他数据”选项卡
主要包括：GPS数据组、加速度计数据组、电池数据组以及自驾数据组。
第一组：GPS数据。
包括当前飞机的GPS位置信息：经纬度、海拔高度、对地速度，时间信息，以及卫星定位情况标识。其中卫星定位情况标识“PDOP值”，数值越小，定位情况越好。
第二组：加速度计数据。
包括：后向加速度、下向加速度、右向加速度、静态角度以及震动超限记数。其中震动极限计数用于衡量当前的机体震动情况。正常是绿色显示，数值为零。不为零时红色显示，表明震动过大，系统处于非正常工作状态，需要紧急处理。
第三组：电池数据。
包括：电池消耗量和当前电流。
第四组：自驾数据。
包括：自驾序列号、当前自驾航向角、当前已上传的航点总数和当前已拍摄的照片总数。
③“飞行数据”选项卡
包括：手控舵位数据组、实际舵位数据组、高度空速数据组、距离数据组、时间数据组、以及其他数据组。
第一组：手控舵位数据。
在手动模式下，升降、副翼、方向和油门四个通道的舵量情况。主要用于舵面反向设置时，确定RC发射机摇杆的动作与舵机的实际动作的同步情况。其中，数据里以”左1”或”右15”等内容显示实际情况，“左1”指偏离中心位置“1”个单位距离。
第二组：实际舵位数据。
在手动模式下，“实际舵位”跟“手动舵位”完全一致。
在其他模式下，“实际舵位”就是自驾对各飞行舵机输出的实际控制量。
第三组：高度空速数据。
“预设高度”指目标航点的预设高度，“实际高度”指当前的实际飞行高度。当实际高度与预设高度相差15米以内时，以红色显示。
“预设空速”在“高级PID参数设置”对话框中设置，普通用户可以不管。
“实际空速”指当前的空速数值。
第四组：GPS推算数据数据。
“偏航距”指飞机到目标航线的垂直距离。
“离起飞点”指飞机到起飞点的直线距离。
第五组：时间数据。
“开机时间”指从打开GCS那一刻开始算起的时间。
“飞行时间”指飞机高度第一次超过20米那一刻开始算起的时间。
第六组：其他数据。
“飞控电压”即自驾的当前电压，如果低于报警电压，就会以红色显示，反之绿色显示。
“转速”指油动飞机的马达转速，为零时以红色显示，不为零时以绿色显示。电动飞机无法测量转速，所以使用电动飞机时，转速数值永远为零。
“星数”指已定位的GPS卫星颗数，当超过5颗时表示GPS已经定位，开始解算正式姿态。当卫星颗数减少时以红色显示，增加时以绿色显示。
“航点”指当前航点总数。
“温度”指当前自驾的温度，实际上取值于气压计自带的温度测量模块。
“RC”指RC接收机的开关状态。开为红色显示，关为绿色显示。
“伞”指降落伞的开关情况，开为红色显示，关为绿色显示。
4）状态栏
状态栏主要有三种显示功能。
功能一：鼠标在地图上移动时，显示鼠标所在点所对应的经纬度和海拔盖度。
功能二：测量两点间距离时，显示第一个点的位置和两点间的距离。
功能三：生成可视化航点时，显示鼠标所在点的位置信息，以及离上一航点的距离，还有已设航线的总长度（从第一个航点开始算起）。
5.串口初始化
GCS要与自驾通信，就必须进行串口初始化操作。假设已经正确安装串口驱动，那么，调出“选项”对话框，选择“串口设置”对话框，点击“配置”按钮，调出“串口属性”对话框，先“还原为默认值”，再把波特率设为“38400”。注意，YS09默认的串口通信波特率为38400。数传电台的波特率也必须是38400，如果不是，请更改为38400，如果不能更改，请更换数传电台。
选好串口号（如有必要可以到操作系统的设备管理器中更改串口号）后，启用“GCS->菜单栏->文件->开始数据接收”菜单，即可打开串口。如果打开失败，会弹出失败提示框。打开串口后，“云台控制”、“PID参数普通调整”等菜单才能被激活。
此时，如果数据链路正常，GCS上就会显示各种遥测数据，并以固定频率实时刷新。
6.传感器初始化
要保证飞机在大多数情况下晃动不超过2度，除了使用高级数据融合算法外，还必须保证原始传感器数据的可靠性。传感器初始化操作主要有陀螺初始化和气压传感器初始化。正式起飞前，必须对传感器数据进行检查，检查步骤图所示：
其中对陀螺进行初始化操作中，注意到：为了保护陀螺和降落伞的正常工作，加了一个“GCS设置状态”的启用条件，来限制陀螺初始化和降落伞关键位捕获的操作。必须先进入设置状态（GCS->实时控制区->设置按钮），即实时控制区的“飞行状态”显示为“设置状态”，才能启用“GCS->菜单栏->陀螺初始化）。初始化期间，“飞行状态”显示为“请等待陀螺清零中”，同时保持飞机的静置状态。因为，飞机不动，陀螺读数才能处于基准位置。所谓的陀螺初始化，实际就是持续采集一段时间内的基准数值，再把其平均数作为新的基准。初始化完毕后，“飞行状态”变回“设置状态”，此时可以使用“退出设置”按钮退出。
7.信道初始化
1）数据信道与PWM信道
信道是信息传输的通道，即信息进行传输时所经过的一条通路。在无人机自驾系统中，一般存在两种信道：数据信道和PWM信道。一般而言，数据信道采用双向的串行通信接口（只有一根收/发数据线，使用特定的通信协议来规范所有相关控制内容），而PWM信道采用单向的并行通信接口（如：一个通道对应于一个执行舵机和一个发信摇杆/开关/旋钮）。
注意，简单起见，这里讲的信道，着重于各相关设备之间的物理通信关系，而忽略了空中的无线传输部分（如需深究，请自行查阅相关技术资料）。
2）PWM信道
分两种情况来处理PWM信道：RC发射机手动控制和自驾自动控制，对应于RC发射机上一个两段开关，以及对应于自驾的两种工作模式（手动模式和自动模式）。
手动模式下，自驾基本只有PWM信号转发功能，RC发射机上传的PWM信号会原封不动的传到舵机上，但如果有舵机混控（AIL和ELE混控，或ELE和RUD混控），会先做好等效的混控处理再传到相应的差动舵机上。即，几乎不存在任何自动控制。
自动模式下，自驾接受从数据信道上传的GCS的人工干预命令，然后结合由各传感器
提供的姿态位置信息，进行适当的分析处理后，输出PWM控制信号到各舵机上。
手动模式下的PWM信道：RC 发射机->RC接收机->自驾->舵机。
自动模式下的PWM信道：自驾->舵机。
无论何种模式，数据信道：GCS<->串口<->地面数传电台<->机载数传电台<->自驾。3）PWM信道初始化
飞机飞远后，实时的人工控制有很大限制，必须通过自动驾驶仪来实现飞机的自主飞行。要实现自驾的自主控制，除了要有精确的姿态位置数据外，还要对相关执行设备（主要是通过PWM信号控制舵机）进行实时控制，所以必须事先对各信号通道（一般一个舵机对应一个通道）进行初始化操作。但必须以RC发射机的相关数据来建立PWM信道参数标准，即在手动模式下，通过RC发射机使舵机到达某个特定状态，然后使用GCS进行数据记录。
第一步：把RC发射机各通道的行程确定下来。推荐把各通道行程设在-100~+100的范围，这样，PWM信号的有效脉宽就会落在1000us~2000us的范围内，中立点约为1500us。
第二步：把RC发射机的混控功能转移到自驾上，即取消RC发射机上的一切混控设置，将其设为固定翼模式（AIL/ELE/RUD）。
第三步：把自驾的四个飞行舵机（AIL/ELE/THR/RUD）通道的RC接收机输入口对应到RC发射机的四个摇杆上。CH1=AIL，CH2=ELE，CH3=THR，CH4=RUD。
第四步：把自驾的工作模式通道（自驾的RC接收机输入接口的CH5）对应到RC发射机的一个两段开关上。也可以对应到一个三段开关上，此时就会多了一个半自动模式，这种模式不常用，一般可以省略不管。在三段开关的情况下，1000~1299us为手动模式，1300~1600us为半自动模式，1601~2000us为自动模式。在两段开关的情况下，1000~1499us 为手动模式，1500~2000us为自动模式。用户也可以不用关心哪个开关对应哪个模式，使用GCS上的“飞行模式”监视功能，就能区分相应的工作模式。
第五步，把开伞通道（自驾的RC接收机输入接口的CH7）对应到一个两段开关上。
第六步：把RC发射机的舵面反向功能转移到自驾上（取消RC发射机上的反向设置，然后利用GCS进行反向判断和反向设置）。由于舵机物理安装位置的不同，或者RC发射机厂家技术标准的不同，相同的PWM信号，有可能会导致相反的舵机操作。为了便于自驾执行舵机控制，必须规范舵机的反向操作。
把YS09自驾设为手动工作模式，通过RC发射机摇杆控制舵面动作，并观察GCS上的“手动舵位数据”是否与摇杆运动方向相符。如上图，正常情况下的摇杆动作如下：方向摇杆往左边打，偏离中间位置较远；副翼摇杆往左边打，偏离中间位置较远，升降摇杆往下打，偏离中间位置较近，油门摇杆在中间位置。如果哪个通道反应不正常，就把相应通道设置为反向（原来打勾，就去掉对勾，原来没有对勾，就打上对勾。最后点击“反向”按钮）。
摇杆动作与GCS手动舵位数据相吻合之后，还要检查物理舵面的反应是否正常。对于正常布局，摇杆动作与GCS数据吻合之后，一般没有问题。对于飞翼布局或V尾布局，如果舵面反应不正常（比如飞翼布局中，打升降摇杆，两个差动舵面不能同时同向偏转），有两种处理办法：一是交换两个差动舵机的物理连接，二是把“混控方式”设为反向。
第七步：捕获RC发射机上的各舵机通道关键位置（即相应PWM信号的脉宽）上传到自驾上。其中云台舵机数据的捕获也可只用GCS的“云台控制”对话框进行。
RC发射机上没有预留独立的云台控制的通道。进入GCS设置状态后，RC发射机的升降摇杆和副翼摇杆就不能用来控制升降舵机和副翼舵机了，但此时升降摇杆可以控制云台的俯仰，副翼摇杆可以控制云台的横滚。退出设置状态后，两个摇杆恢复正常用途。
在“云台控制”对话框中，有一个水平滚动条和一个垂直滚动条，分别对应云台的水平控制和垂直控制。在对话框空白处点击一下，还可以使用键盘的上下方向键来控制云台横滚，使用键盘的左右方向键来控制云台俯仰。
第八步：设置RC接收机的失控保护功能。eg:首先切换到自动模式，然后找到F/S设置菜单，选择CH5，行程设置为+92%。测试F/S设置是否正确:关闭RC发射机，GCS显示自驾处于自动工作模式，说明设置成功。
4）数据信道初始化
GCS使用特定的通信协议来和自驾进行通信。为了达到较好的实时自主控制效果，需要事先对各相关设备和相关状态进行初始化操作。注意，不同GCS版本中，有些参数项目可能会被省略（如内部默认一个数值而不允许用户自行修改），或换成其他表述形式。
①调出电池电压选项卡（菜单栏->视图->飞行数据->电压数据）
第一步：设置自驾电池和舵机电池的最大值。一般就是上电时的数值，可以事先使用专用仪器进行精确测量，再填写到对应的的输入框中。
第二步：设置自驾电池和舵机电池的最小值。一般为经验值，即报警电压，低于这个数值，就认为电池处于低电状态，必须迅速返航或就地降落，以保护机载设备。
②调出飞行参数设置对话框（菜单栏->工具->常用PID参数设置）。
第一步：确认机体布局。根据实际的机型，选择正常布局（AIL/ELE/RUD，或无AIL），或飞翼布局（AIL与ELE混控），或V尾局部（ELE与RUD混控）。
第二步与第三步与副翼转弯相关。.
第二步：确认转弯方式。首先，如果飞机机翼带有较大的上反角，推荐选择方向舵转弯，如果上反角较小或没有上反角，推荐选择副翼转弯。其次，如果飞机没有方向舵，或没有可以当方向舵用的差动舵面，则只能选择副翼转弯；而如果飞机没有副翼，或没有可以当副翼用的差动舵面，则只能选择方向舵转弯。使用方向舵转弯时，转弯半径较大，但不容易吊高度。使用副翼转弯时，转弯半径较小，但容易掉高度。
第三步：使用副翼转弯时，机翼受到的向下作用力较大，容易掉高度，所以需要在升降舵上施加一个拉杆补偿量。一般推荐使用默认值(对所有机型都一样)。
第四步：确认自驾安装位置。自驾正装（接口面板对着机尾），自驾侧装（接口面板对着左机翼）。
第五步到第八步与云台舵机相关。
第五步：确认云台类型。YS09自驾标准版支持两种云台：正射云台和锁定云台。正射
云台即正常情况下，镜头始终垂直向下的云台。一般不需要人工干预云台工作，自驾会对其进行增稳控制，当机体偏离水平位置时，自驾会输出修正信号使镜头保持垂直状态。锁定云台没有增稳控制，可以随时进行人工干预。
第六步：对正射云台，需要确定一个最大修正角度。当机体偏离水平位置的角度过大时，云台舵机需要转过很大的角度才能修正回去，这样，舵机本身可能会因卡位而损坏，进而烧毁舵机电池，并导致炸机。一般推荐使用默认参数（50度）。
第七步：对锁定云台，当使用云台目标锁定功能（飞机绕目标点盘旋，镜头始终对准地面目标）时，地面目标带有一定的高度，可以把这个高度作为锁定操作的高度修正量。
第八步：对带齿轮的云台舵机，有一个传送比的问题。传送比越小，在相同脉宽的PWM 信号下，舵机转过的角度越大。
第八步：对降落伞，有一个失控自动开伞的安全保护措施。当飞机起飞后首次超过设定高度（默认为80米）时，该保护措施开始生效。如果保护措施生效后，飞机失控（由自驾自行判断）并降落到80米高度，自驾会强制打开降落伞以便安全降落。注意，如果飞机起飞后到达70米高度时失控，自驾不会强制开伞，因为保护措施并未生效。
第九步：对数传电台，有一个遥测数据下载频率。默认值为2HZ，即，GCS上显示的各种飞行数据，将会每秒刷新两次。
第十步：对照相机，有一个自动照相距离间隔的设置。默认值为60米，即启动自动照相功能后，当飞机飞过60米距离（无论以何种轨迹）时，自驾就会驱动照相机拍摄一次。
第十一步：带起落架的飞机，可以在自动模式下实现半自动起飞，即用户通过RC发射机的副翼摇杆（无论飞机是何布局）来控制飞机的航向，自驾来控制飞机的增稳和油门。把飞机放到平整的跑道上，切入自动模式，自驾就会控制飞机加速，当速度到达预设的起飞速度值时，飞机就会以预设的起飞攻角开始笔直爬升（可以手动调整，无人工干预时维持不变），当爬升到预定的导航起始高度时，飞机就会自动转弯，飞向第一个航点。此时，因为机头处有个滚轮，初始俯仰角不为零，一般就将飞机静置地面时的静态角度（由加速度计数值得出）填入“平放迎角”选项中，作为初始俯仰角的补偿量。注意到，带起落架飞机的半自动起飞功能不是标准功能，需要向厂家定制实现。如果不定制该功能，用户只能手动起飞。
第十二步：在第十一步中描述了“自动起飞速度”、“自动起飞攻角”、“平放迎角”和“导航起始高度”等四个参数。其中自动起飞攻角和平放迎角对非滚轮滑跑自动起飞的情况，没有太多作用，使用默认值就好了（但不能为零或负数！）。
对于手抛式自动起飞或弹射式自动起飞（无论使用弹射架还是使用橡皮筋），自动起飞速度推荐设为零，因为飞机会首先加速到预定起飞速度，才会开始爬升，如果预设的自动起飞速度过大，飞机还没到达速度值就已经在重力作用下坠落地面了。预设起飞速度为零，飞机一开始就努力爬升，坠毁的可能性大大降低。
第十三步：如何判断飞机是否已经到达某个航点。以航点为中心，以预设的航点范围为半径，平行于地平线画圆，当飞机进入这个圆的范围（接触到圆弧开始算起）时，就认为飞机已经到达该航点，可以开始转弯（绕该航点盘旋或飞向下一航点）。
第十四步：航点预设高度不一致时，如何改变高度。假设航点2的预设高度为100米，航点3的预设高度为200米，飞机从航点2飞往航点3，如果采用斜坡方式，自驾会把高度差映射到距离差中，每飞过单位距离，就会爬升单位高度，到达航点3时，飞行高度正好为300米。如果采用非斜坡方式，飞机会先在航点2盘旋爬升到200米，再定高飞往航点3。
第十五步：盘旋半径。YS09的默认盘旋方式是逆时针顺序（从天上往地面看）。可以结合云台的控制方式来理解。在YS09中，镜头只能扫描机体的左边而不能扫描机体的右边，如果使用云台目标锁定功能（飞机绕着目标点盘旋，镜头始终对准地面目标），飞机顺时针盘旋，那么，镜头将无法锁定地面目标。
第十六步到第十八步为高级控制参数，已经涉及到自驾的基本工作原理。非专业用户一般只推荐使用默认值而不要随便改动。
第十六步：油门控制方式。
有三个选项。对油动飞机推荐勾选缓慢控制方式（油门变化太快将会导致空中熄火），然后在“保持油门定值”输入框中填入巡航空速（60-80，单位是km/h）。注意到，三个选项中的第二项，即“保持油门定值”，对于其他两个选项而言，就是“保持空速定值”。
对带空速管的电动飞机推荐使用PI控制方式（可以进行更为精确的控制），对应输入框中填入平飞油门（75-90，即75%-90%）），在“保持油门定值”输入框中填入巡航空速。
对不带空速管的电动飞机，建议使用“保持油门定值”，在该输入框中填入油门定值。
第十七步：因位置控制而带来的角度限制（最大爬升/俯冲俯仰角，最大转弯横滚角，切入航线时的最大偏航夹角）。参见YS09的工作原理部分。
第十八步：PID参数（分为五个通道：方向、副翼、俯仰到升降、高度到俯仰，以及偏航；各有三个项目：P项、I项和D项）。参见YS09的工作原理部分。
第十九步：“高度使能（1）”和“擦除ROMboot（0）”，“扩展参数1和2(128)”等四个参数，维持原样，绝对不能更改。如有必要，请务必咨询厂家，得到确切答复后再动。
8.航线功能的扩展
1）观察视角调整
引入3D电子地图功能（如Google Earth插件）后，就能在2D/3D间切换观察视角。利用GE自带的导航工具条，以及相关功能键，可以进行以下高级操作：缩放地图；像滚动地球仪一样，使地图画面上下左右转动、顺时针逆时针转动、向上向下倾斜。
使用GCS工具栏上的“2D/3D切换”图标，能在立体与平面两种状态间相互切换。
使用GCS工具栏上的“有墙/无墙”图标，能在3D有墙与3D无墙两种状态间相互切换。
使用GCS工具栏上的“正视地图”图标，能把地图切换到正视角度。
建议：生成普通航点时，先把地图调整到平面状态，并设置为正视角度。这样更容易根据地图上清晰的地貌信息来选定可用的航点。
2）生成普通航点
使用GCS工具栏上的“生成航点”按钮，能生成普通航点（不可移动），完成后点右键退出，将弹出“航线编辑”对话框，以便进行后续操作。选择“移动航点”图标，即可改变航点的“不可移动”状态。最多能生成256-1024个航点，具体因版本而异。
3）测量两点间直线距离与退出测量状态
点击GCS工具栏上的“测量距离”图标，先选中航点1，然后拖动鼠标，会发现鼠标后跟着一条可移动的红线，接着选中航点2，就会弹出一个信息框，显示两点间的大致距离。
同时，状态栏上也会显示这个距离数据。
完成后，选中“鼠标指针”图标退出。或在GCS主界面空白处单击右键退出。另：这个鼠标指针还可以用来退出其他编辑状态，如退出航点的“可移动”状态。
注意到：生成航点时，状态栏也会显示相关的距离信息。
建议：要精确测量两点间的距离，可能需要调整一下地图的视角。此处不作展开。 4）迅速定位某个关键位置
GPS定位（定位卫星超过5颗）后，地图上会以一个飞机图标来标注起飞点的位置。此后，可以随时使用菜单栏中的“飞机居中显示”菜单来定位飞机。或使用“位置导航”区（GCS->菜单栏->查看->位置导航）中的“飞机”项目来定位飞机。
使用GCS工具栏上的“标注某个位置”图标，可以在地图上的任意位置以小红旗标注一个点，并自定义命名。如有必要，可以使用右键菜单进一步操作。
5）删除航线、清除航迹与验证航线
使用“GCS菜单栏->航线规划->删除航线”菜单，可以删除地图上的所有航点及航点之间的连线。另：当地图画面太乱时，可以随时按“Ctrl+V”清除历史航迹。
上传航线时有时会丢失数据，即某些预设航点不能上传到自驾上，实际飞行时就会漏掉
它们。因此，还要执行一个验证航线的任务。建议的验证步骤：
第一步：拿预设的航点数和数据栏上的“有效航点数”（上传完毕后自驾会返回该数值）做对比，如果数目不相等，即能判断有航点漏传。
第二步：使用GCS工具栏上的“更改航点颜色”图标，把所有航点的颜色从蓝色（已上传标识）变回红色（未上传标识）。注意此时单从已上传标识无法判断某点是否上传成功。
第三步：使用“GCS菜单栏->航线规划->下载飞机航线验证”菜单，把成功上传的航点重新变回蓝色。这样，地图上的红色航点就是未上传成功的点，使用右键菜单逐个重新上传。
第四步：重新验证，重新上传，直至所有航点成功上传。
PS：如果使用“删除航线”（菜单栏->航线规划->删除航线）把地图上的航线删除了，自驾中的航线不会受影响，但不能再通过“下载航线并验证”来把机载航线和地图航线进行对比。即，点击“下载验证”，地图上将没有任何反应。
6）航点编辑对话框
地图上有航点时，可以使用“GCS->菜单栏->航线规划->编辑当前航线”菜单，调出“航线编辑”对话框，对所有航点进行高级操作。
7）样式航线
航线功能中最重要的部分就是样式航线。
对公路巡查等“狭长航路”场合，没必要使用样式航线功能。
但对巡视农林等“成片区域”场合，如果只靠人工输入航点，会十分麻烦。对此，YS09提供样式航线功能，只要预先输入四个航点，确定一个矩形的长边（航点1至航点2）和短边（航点2至航点3），再确定一个航线间距（由实际覆盖率需求决定）和自动延伸距离（用来生成缓冲航点，便于转弯），就能自动生成多条等间距的航线，并自动安排拍照任务，不用用户过多干预。用户需要做的事情，就是确保：由最初手动生成的四个航点所围成的“矩形”已经能把需要拍照的区域全部覆盖在内。自动生成制式航线后，原来的航点顺序将会自动发生改变，但不会影响使用，用户甚至可以不用关心它们是如何改变的。
举例说明生成样式航线的一般步骤：
第一步：只画4个航点（建议先进入2D视图，并是正视角度）。航点逆时针排布。
其中第1、2点为航线的长边，航点3为垂直边。航线1-2和航线2-3在航拍时一般彼此垂直，但不垂直也能用来生成样式航线。航点1与航点2间的直线距离为1000米，航点2与航点3之间的直线距离为500米。航线1-2与航线2-3基本垂直。
第二步：在“航线编辑”对话框中选择右上角的“自动生成”按钮。
在弹出的“航线自动生成”对话框中，填入合适的“生成航线间隔”（即要把短边等分成几等分），这里填入100米，即要把500米的短边分成5等分，也就是最后生成的制式航线应该有6条“长边”（相邻“长边”间隔为100米）。
接着填入合适的“航线延长距离”（即用来转弯的缓冲航点与有效航点间的直线距离），这里填入200米，即有效航点与缓冲航点间有200米的缓冲距离。
第四步：在“航线自动生成”对话框中选中航点1，然后点击“长边点1”。然后系统会自动把航点2、航点3和航点4的信息分别填入“长边点1”、“长边点2”、“短边点1”和“短边点2”中。建议：就像本例这样，以四个航点形成矩形的长短边，把需要航拍的区域全部覆盖在内，然后选航点1为“长边点1”，别的地方不要去动。
第五步：点击“自动生成”，系统就会根据已有条件，自动生成数条等距的“长边”航线。生成制式航线后，原有航点的序号将会重新排列。如原来的航点1的位置被标成了“航点3”，原来的航点2的位置被标成了“航点4”，原来的航点3的位置被标成了“航点23”。
在原来的航点1的左边，顺着原来的航线1-2的反向延长线，生成了一个缓冲航点（即新的航点2）。可以测出新的航点2与原来的航点1之间的直线距离为204米，与预设的200米“航线延长距离”大致相等。而新的航点3和新生成的航点8之间的直线距离（即两条“长边”航线之间的距离）为99米，与预设的100米的“生成航线间隔”大致相当。原来的航点1和原来的航点4，都移开到一边的不重要的位置上了。需要注意的是，缓冲航点的用意，是协助飞机转弯，使飞机在有效航线上都能很好地压线飞行。
8）改变目标航点或目标高度，以及兴趣点操作
上图：黑色框中的两个图标，从左到右分别为“定点盘旋”和“指点飞行”。红色框中的两个图标，从左到右分别为“云台锁定点”和“巡航”。
YS09提供了丰富的自主飞行航点操作功能。特别注意：必须在自动模式下执行。
功能一：工具栏上的“定点盘旋”、“指点飞行”、“云台锁定点”和“巡航”图标所对应的兴趣点操作。子功能一的“定点盘旋”，选中该图标后，飞机将原地盘旋，直至满足退出条件。子功能二的“指点飞行”，在地图上点中一个点，飞机将偏离原来航线，立即飞往该点，到达后绕该点盘旋，每次只能飞一个点，即，飞机飞往A兴趣点的途中，用户选中新的B兴趣点，飞机将直接飞往B兴趣点；直至满足退出条件。子功能三的“云台锁定点”，是YS09自驾系统里最重要的功能，激活该图标后，在地图上选中一个点，然后调出“云台控制”对话框，点击“锁定”按钮（对话框会整个变红），云台就会控制镜头始终对准该点，直至满足退出条件。如果飞机离目标点太远，则在视频上看不出效果。一般是与飞机盘旋功能结合起来使用，如使用“指点飞行”，使飞机飞到云台锁定的目标点并绕之盘旋，这样，就能在视频上看出云台的锁定效果了。“飞机盘旋”和“云台锁定点”相互独立，谁先谁后都没有问题，但一般只有两者结合起来，才能看出云台锁定的效果。子功能四的“巡航”，用来退出“指点飞行”和“定点盘旋”的状态，使飞机返回原来的目标航点继续航线飞行。
功能二：实时控制区上的“更改目标航点”按钮所对应的普通航点访问顺序变更操作，以及“更改目标高度”按钮所对应的航点高度变更操作。
功能三：改变任意航点位置信息。可以单独上传某个新航点信息，也可以重新生成并上传整条航线。上传后，自驾会按航点编号顺序逐条覆盖旧数据。如果上传的是整条航线，自驾将以该航线的航点总数为新的航点总数。如果新的航点总数小于老的航点总数，如，老航线有10个航点，而新航线只有8个航点，此时老的航点9和老的航点10的数据并没有被覆
盖，但自驾会自动忽略这两个航点的数据，即，此时最后的航点是航点8，而非航点10。
这些操作严格遵从以下规则：
规则一：正式起飞后，如果没有人工干预，飞机将按编号顺序逐个访问预设航点，即:航点1->航点2->航点3->…->航点N->航点N+1->…。即目标航点自动依次更改。
规则二：航点1为默认回家点。飞机到达最后一个航线后，默认飞往航点1。
规则三：如果人工干预，打破正常的编号顺序来改变目标航点，飞机将飞往新的目标航点。如：飞机正从航点2飞往航点3，即当前目标航点为航点3，用户把目标航点变更为航点7，则飞机将偏离航点2与航点3之间的航线，直接飞往航点7。到达航点7后，如果没有人工干预又会按照规则一，按编号逐个访问预设航点，即：航点7->航点8->…->航点N->航点N+1->…注意到，可更改的航点编号必须在1->2->…->M之中，其中M为最后的航点的编号。如果输入小于1或大于M的数值，自驾将不予理睬。
规则四：自驾按编号顺序逐个访问航点时，如果某航点的位置信息被新数据覆盖，自驾将会以新数据为准。如：飞机已经到达航点3，并绕之盘旋，此时上传新的航点3信息，飞机将直接飞往新位置，之后再飞往航点4。又如：飞机正从航点2飞往航点3，但没有到达航点3，此时上传新的航点3信息，飞机将偏离原来航线，直接飞往新的航点3。
规则五：如果没有人工干预，飞机将按预设高度逐个访问预设航点。但用户更改目标高度后，飞机将一直以该高度访问所有航点。之后如果要恢复预设高度，可以把高度设为0（但不建议那样做，因为常用这个数值，容易使客户养成不好的习惯）。建议的做法是，逐个航点地使用“更改目标高度”按钮，每飞往一个目标航点更改一次。此外，一旦使用过一次“更改目标高度”之后，通过其他途径（如“航线编辑”对话框或地图上的航点右键菜单）来更改的高度数值无效（即使上传了新数值，自驾也会自动忽略）。注意到，如果待更改的高度低于100米，系统将会从安全角度出发，连续两次弹出警告框提示用户。两次都确定后，GCS 才会把最新数值上传到自驾。上传成功后，GCS数据将相应改变。
规则六：任何时候，兴趣点操作的优先级都高于航线飞行功能。如：飞机正从航点2飞往航点3，用户启用“定点盘旋”，飞机将原地盘旋，直至满足退出条件。
规则七：兴趣点操作状态的退出条件。条件一：启用“巡航”，重新飞往原来的目标航点。条件二：切出自动模式，但不建议以此种方式“非正常”退出，实际应用中，应尽量先按条件一退出后，才能切出自动模式。
规则八：切出自动模式后，然后再次切回自动模式，飞机仍会飞往原来的目标航点。如果期间没有更改过目标航点，原来正在飞往哪个航点，此时还会飞往哪个航点。
规则九：“云台锁定点”的生效条件和退出条件。必须在“云台控制”对话框（菜单栏->视图->云台控制）中选择“锁定”按钮，使整个对话框变红后，才能使云台开始驱动镜头对准之前选中的“云台锁定点”。退出条件：先选择“云台锁定”对话框中的“解锁”按钮，使对话框恢复正常颜色（此时云台不再驱使镜头对准之前选定的“云台锁定点”），再去考虑规则七中的退出条件（即，使飞机解除盘旋状态）。
9.文件操作
引入GCS的好处之一，就是可以利用本地文件导入导出有用数据。
①轨迹文件
连通数据链路后，系统将会在GCS根目录下自动生成一个轨迹文件，命名规则：“Y-M-D-H-M-S.hj”，如：“20110809121314，hj”，所有遥测数据将被保存到这个文件中。
建议：如果某次飞行的地面准备时间太长，可以先暂停记录。等飞机升空后再重新记录。相应功能对应于工具栏上的“记录遥测数据”图标和“暂停记录遥测数据”图标。
飞机降落后，随时可以使用“文件->轨迹数据回放”调出该轨迹文件进行离线回放分析。打开轨迹文件后，遥测数据将会以数字、仪表和航迹等形式持续更新，形成“视频”。播放进度和播放速度可使用打开文件后出现的“进度”滚动条和“速度”滚动条进行调整。
②航线文件
在GCS上有两种航线文件操作界面。
界面一：GCS->菜单栏->航线规划。
子功能一的“加载航线”，弹出对话框，选中相应“.skw”文件，地图上将显示相应航点和航线。子功能二的“保存文件”，把地图上的航点和航线保存到本地文件中。如果经常在同一个地方执行飞行任务，并经常飞同一条航线，那么，这两个子功能将非常有用。
顺便提到：有时候已经事先实地采集了许多地点的GPS信息，那么，生成航点的步骤将有所改变。即：加载已有的航线文件来生成一条航线，或直接在地图上重新规划一条航线，然后调出“航线编辑”对话框，按编号顺序填入实测的GPS位置数据到相应输入框，按“确定”按钮使之生效。如果航点不够用，再追加相应数目的航点并进行调整。
注意到，针对某个特定航点，还可以启用右键菜单对其进行上传、删除和编辑操作。
世界无人机大全
世界无人机大全 诺斯罗普·格鲁曼公司的RQ-4A“全球鹰”是美国空军乃至全世界最先进的无人机。作为“高空持久性先进概念技术验证”(ACTD)计划的一部分，包括“全球鹰”和“暗星”两个部分在内的“全球鹰”计划于1995年启动。ACTD计划最初由国防先进研究项目处管理，1998年10月转由怀特·帕特森空军基地的空军系统计划办公室接管。后来“暗星”计划于1999年1月取消。“全球鹰”的研制计划分为三部分：设计，研制与试验，部署和评估。相关厂商包括电气系统ES公司，信息科技IT公司，综合系统IS 公司，舰船系统和构成公司。 贴子相关图片:
2 Northrop Grumman 公司已经从机身制造公司Schweizer航空器集团接收了第一架RQ-8A配备火力的垂直升降无人侦察机. Northrop Grumman公司正在试飞一架此型飞机的有人驾驶型号来测试其执行任务的能力. 此型飞机将提供给美国海军和海军陆战队来实施侦察,位置预料和支持目标精确打击.此型飞机能在任何配有航空装置的战舰和狭小的陆
地上起飞.它配有电子红外传感器和激光指示器,能覆盖从起飞地方圆110海里的区域. 第一批此型飞机将配给海军陆战队,包括三架飞机,两个地面控制基地,一套数据连接系统,远程数据终端等设施. 贴子相关图片: 3 据AAI公司称，“影子-200”无人机参与了许多著名的战斗，其中之一是捕获了绰号为"金刚石之王"的萨达姆高级副官之一，在另一次战斗中，“影子”无人机完成了侦察任务，从而使美国部队成功解除了一支支持萨达姆的伊朗游击队武装。
由于“影子-200”无人机在飞行中噪声大，部队将该无人机命名为“尖叫魔鬼”。不过，在作战期间，这种无隐身的飞机倒能提供心理上的优势。 贴子相关图片: 4 用途：战场侦察、目标指引、火力校正（AS90和MLRS） 制造商：英国GEC-马可尼航空有限公司
GCS与无人机自动驾驶仪
第四讲：GCS与无人机自动驾驶仪 ★这一讲的内容，基本以YS09自驾的基本内容来展开。 1.GCS的引进 光看视频监视器，依然不能直观地了解飞机的实时位置信息。这时候可以引入简单的地面站软件系统，利用便携式电脑而不是小电视来显示遥测数据。 有了GCS，就能扩展许多新功能，比如： 功能一：更直观地显示飞机的实时位置。即载入电子地图，显示飞机的实时飞行轨迹； 功能二：指哪飞哪。即，在地图上选定一个点，让飞机飞往该点并绕之盘旋。实际上是盘旋功能的扩展。此外，还有定点盘旋、到达航点后盘旋、云台锁定目标盘旋等扩展方式。 功能三：显示更多有用数据。便携式电脑上能以仪表、数据选项卡（位置可复用）等形式来加强数据显示功能。 功能四：航线功能 有了GCS后，自驾系统可以进一步扩展出一个航线功能。在地图上选定几个航点，根据映射关系知道这几个航点的经纬度数据，然后给每个点预设一个飞行高度，就能生成一条目标航线。把航线数据上传到自驾上，就能让飞机以更精确的方式来执行航拍任务了。 2．航模与无人机有什么关系？ (1)RC发射机手动控制与GCS自动控制 简单来理解，无人机尺寸比航模大，载重比航模多，通信距离比航模远，自动化程度比航模高。其中最重要的区别，就是无人机的高度自动化的工作方式。 在航模中，RC发射机是最主要的命令发信源，手动模式是最基本的飞行控制模式，在无人机中，带GCS（Ground Control Station，即地面站软件）的便携式电脑，是最主要的命令发信源，而自动模式才是最基本的飞行控制模式。所谓自动模式，就是，用户在电脑上发出命令，然后通过数据链路（GCS->串口->地面数传电台->机载数传电台->飞行控制器）传到飞机上，由飞机上的飞行控制器分析处理后，再去驱动各执行设备（如舵机）的工作。 可以认为，GCS自动控制是RC发射机手动控制的扩展和延伸。还可以做其他的类比：GCS的遥测数据监视，是OSD的扩展和延伸；GCS的通信协议，是PWM规则的扩展和延伸；GCS的参数设置，是舵机通道感度旋钮的扩展和延伸；等。 (2)有三种通过GCS发出控制命令的方法： ①直接点击某个按钮或菜单，如“开伞”功能，GCS就自动按照专用的通信协议产生一条数字命令； ②先以键盘输入、鼠标动作、RC发射机动作等形式向GCS录入一个或一组数据，然后
无人机专业考试总结
无人机专业考试总结 一、无人机的定义 无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。 二、无人机发展史 （一）研制背景 无人机最早在20世纪20年代出现，1914年第一次世界大战正进行得如火如荼，英国的卡德尔和皮切尔两位将军，向英国军事航空学会提出了一项建议：研制一种不用人驾驶，而用无线电操纵的小型飞机，使它能够飞到敌方某一目标区上空，将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。无人机当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲，这个术语可以描述从风筝，无线电遥控飞机，到V-1飞弹从发展来的巡航导弹，但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。 （二）研发历程 20世纪40年代，二战中无人靶机用于训练防空炮手。 1945年，第二次世界大战之后将多余或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机，成为近代无人机使用趋势的先河。随著电子技术的进步，无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性。 20世纪55年到74年的越南战争，海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中，无人机都被频繁地用于执行军事任务。 1982年以色列航空工业公司(IAI)首创以无人机担任其他角色的军事任务。在加利利和平行动（黎巴嫩战争）时期，侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。以色列国防军主要用无人机进行侦察，情报收集，跟踪和通讯。 1991年的沙漠风暴作战当中，美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵，这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。 1996年3月，美国国家航空航天局研制出两架试验机：X－36试验型无尾无人战斗机。该机长5.7米，重88公斤，其大小相当于普通战斗机的28%。该机使用的分列式副翼和转向推力系统比常规战斗机更具有灵活性。水平垂直的机尾既减轻了重量和拉力，也缩小了雷达反射截面。无人驾驶战斗机将执行的理想任务是压制敌防空、遮断、战斗损失评估、战区导弹防御以及超高空攻击，特别适合在政治敏感区执行任务。 20世纪晚期之前，他们不过是比全尺寸的遥控飞机小一些而已。美国军方在这类飞行器上的兴趣不断增长，因为他们提供了成本低廉，极富任务弹性的战斗机器，这些战斗机器可以被使用而不存在机组人员死亡的风险。 20世纪90年代，海湾战争后，无人机开始飞速发展和广泛运用。美国军队曾经购买和自制先锋无人机在对伊拉克的第二次和第三次海湾战争中作为可靠的系统。 20世纪90年代后，西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上：新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间；采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度；先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航，而是按程序飞往盘旋点，改变高度和飞往下一个目标。 三、无人机分类
YS09无人机自动驾驶仪用户手册-GoogleEarth地图版
YS09无人机自动驾驶仪用户手册 GoogleEarth地图版 零度智控（北京）智能科技有限公司Zero UAV Science & Technology Co.,Ltd. https://www.wendangku.net/doc/237008540.html, 2011 年12月编制
目录 目录 (2) 一、简介 (4) 1、系统特性 (4) 2、阅读指南 (5) 二、系统原理示意图 (6) 三、产品清单 (7) 四、机载飞控系统 (8) 1、硬件简介 (8) 1.1核心板外观 (8) 1.2 飞控盒外观 (9) 2、安装指南 (9) 3 飞控接口 (10) 4．其他部分 (14) 4.1电源 (14) 4.2通讯链路 (14) 4.3 GPS (16) 4.4 空速 (17) 4.5 转速传感器 (17) 4.6 熄火开关 (17) 五、地面站系统 (18) 1、硬件说明 (18) 2、软件简介 (19) 3、软件安装 (19) 4、软件详解 (19) 5、操作说明 (21) 5.1 菜单栏 (22) 5.2 工具栏 (35) 5.3 状态栏 (36) 5.4 仪表状态 (39) 5.5 控制区域 (40) 5.6 地图区域 (43) 6、飞行控制方式 (44) 六、相关功能介绍 (44) 1、参数调整 (44) 2、任务载荷说明 (50) 3、高度调整 (54) 4、开关接收机 (54) 5、开伞、停车功能键 (55) 6、自动生成航线说明 (55) 七、现场调试（重要） (58) 1、开机步骤 (58) 2、手操阶段注意内容 (60)
3、紧急状况处理 (62) 八、简易飞行流程参考 (63) 九、典型应用及免责声明 (64) 1、典型应用 (64) 2、免责声明 (65) 附录 (67)
iFLY无人机自动驾驶仪资料
立刻起飞，无人驾驶！ ——iFLY40自动驾驶仪产品特点简介 北京博创兴盛机器人技术有限公司推出国内首款完全自主 研发、性能和国外同类产品相当、完全本土化的高性能微型自 动驾驶仪iFLY40。 iFLY40自动驾驶仪携飞控参数调整软件ADJ200、地面控 制站软件GCS300为用户提供小型无人飞行器飞行控制系统的 一站式服务。iFLY40与ADJ200的搭配融入了IFLY团队近千 小时飞行经验累计的智慧，使得用户能够快速掌握飞行器（固 定翼飞行器、浮空器）参数，并立刻达到理想的飞行效果和控 制精度。GCS300则听取了近10个专业用户单位的意见，分析 了中国用户的典型功能需求，为用户快速实现自己的任务功能 提供软件和协议支持。 近1000小时外场科研试飞； 88页飞行控制和任务功能协议； 12万行程序代码； iFLY将致力于提供符合中国用户需求的无人飞行器自动 驾驶系统，并不断推出高性价比的产品和本土化的解决方案。 iFLY40 自动驾驶仪及配套软件介绍 概述： z iFLY40 自动驾驶仪是目前最高性价比的微型自动驾驶仪之一，与同类产品相比，许多选配部件成为标准 配置，在算法和控制精度上不作限制与保留。 z iFLY40 自动驾驶仪的器件选择考虑了供货渠道的风险，并由ITM实验室最优秀的嵌入式系统研发人员进 行模块化设计，当某种器件受到限制时，可快速更换 器件进行“变种”，因此产能不受限制。 z iFLY系列自动驾驶仪将在北京航空航天大学的学科背景下逐步完善质量管理和军品资质认证。
硬件配置特点： z iFLY40自驾仪可以包括导航(NAV)、飞控(FCS)、舵机扩展板（ExServ）、用户模式扩展板（Ex10）等，4者之间通过CAN总线进行通讯。 z3个CPU设计，飞控计算机66MHz，导航计算机66MHz，手驾/自驾切换模块8MHz，手驾/自驾切换模块高可靠性设计，数字开关直接切换，降低试飞风险。 4M可擦写存储器，提供长达2小时黑匣子数据记录功能。 z传感器配置齐全，集成三轴MEMS陀螺、三轴MEMS 加速度计、气压高度计、气压空速计、数字磁罗盘、12通道快速搜星GPS，能给出较精确的三维姿态，实现姿态控制，给出捷联航向，同时给出地速和空速。 z强大的扩展能力，可提供舵面舵机4路，油门舵机1路，任务舵机5路注1，舵机输出分辨率为10位，更新频率为25Hz注2。可通过CAN总线扩展各种高级功能，包括A/D采样、最多128路开关量和伺服舵机、多组动力电池管理、其他航电系统在线自检等。 技术规格： z重量：电路板重57克（含飞控、导航和手自驾切换模块），加上屏蔽外壳、航空插头、舵机接线板、GPS 天线后重157克 z尺寸：35×35×120毫米（含屏蔽壳） z功耗：1200毫瓦 z使用电压： 主电源：6.5～10伏 手自动切换模块：4.5～10伏（通常与遥控 接收机共用电池） z使用温度：-15～65摄氏度 z使用过载：5G z破坏过载：200G z测量速度范围：空速管80米/秒，GPS 350米/秒 z最大高度：4500米
无人机自动驾驶仪
无人机自动驾驶仪 1.自动驾驶仪(autopilot)： 按一定技术要求自动控制飞行器的装置。在有人驾驶飞机上使用自动驾驶仪是为了减轻驾驶员的负担，使飞机自动地按一定姿态、航向、高度和马赫数飞行。飞机受暂时干扰后，自动驾驶仪能使它恢复原有的稳定飞行状态，因此，初期的自动驾驶仪称为自动稳定器。自动驾驶仪与飞机上其他系统交联还可实现对飞机的控制。在导弹上，自动驾驶仪起稳定导弹姿态的作用，故称导弹姿态控制系统。它与导弹上的或地面的导引装置交联组成导弹制导和控制系统，实现稳定和控制的功能。 1.1发展概况 1914年美国人E.斯派雷制成电动陀螺稳定装置，这是自动驾驶仪的雏型。30年代，为了减轻驾驶员长时间飞行的疲劳，开始使用三轴稳定的自动驾驶仪。它的主要功用是使飞机保持平直飞行。50年代，通过在自动驾驶仪中引入角速率信号的方法制成阻尼器或增稳系
统，改善了飞机的稳定性。50年代以来自动驾驶仪发展成为飞行自动控制系统。50年代后期，又出现自适应自动驾驶仪，它能随飞行器特性的变化而改变自身的结构和参数。60～70年代，数字式自动驾驶仪应运而生，它在“阿波罗”号载人飞船登月舱的登月过程中得到应用。 1.2原理和组成 自动驾驶仪是模仿驾驶员的动作驾驶飞机的。它由敏感元件、计算机和伺服机构组成。当某种干扰使飞机偏离原有姿态时，敏感元件(例如陀螺仪)检测出姿态的变化；计算机算出需要的修正舵偏量；伺服机构（或称舵机）将舵面操纵到所需位置。自动驾驶仪与飞机组成反馈回路，保证飞机稳定飞行。 1.3分类和特点 自动驾驶仪可按能源形式、使用对象、调节规律等分类。 ①按能源形式：分为气压式、液压式、电气式或者是这几种形式的组合。现代超音速飞机多安装电气（或电子）-液压式自动驾驶仪。气压式伺服机构主要用于导弹。 ②按使用对象：分为飞机自动驾驶仪和导弹自动驾驶仪。飞机自动驾驶仪多具有检测飞机姿态角的敏感元件，能稳定飞机的姿态角。为了提高这种自动驾驶仪的稳定效果，可配合使用速率陀螺仪。战术导弹只需要稳定角速度，其姿态角根据目标的运动而改变，因此，在自动驾驶仪中不设检测角位置的敏感元件。巡航导弹、战略导弹和运载火箭需要稳定姿态角，在这些飞行器的自动驾驶仪中仍有检测姿态角的敏感元件。 ③按调节规律：自动驾驶仪的调节规律（即数学模型）表示伺服机构的输出量与被调参量之间的函数关系。飞机自动驾驶仪依调节规律的不同分为比例式自动驾驶仪和积分式自动驾驶仪。比例式自动驾驶仪是以伺服机构输出的位置偏移量（如舵偏角）与被调参量（如姿态角）的偏差成比例的原理工作的。它的结构简单，应用很广，但在干扰作用下会产生静态误差。积分式自动驾驶仪是以伺服机构输出的位置偏移量与被调参量偏差的积分成比例的原理工作的，它没有静态误差，但系统的稳定性差，结构复杂，应用受到一定限制。 导弹自动驾驶仪按被调参量的性质可分为位置式自动驾驶仪、定向式自动驾驶仪和加速度式自动驾驶仪。位置式自动驾驶仪的被调参量是飞行器的角位置（即姿态角），伺服机构的输出量与姿态角的偏差成比例。定向式自动驾驶仪的被调参量是飞行器的姿态角速度，伺服机构的输出量与姿态角速度的偏差成比例。加速度式自动驾驶仪的被调参量是飞行器的法向加速度，伺服机构的输出量与法向加速度的偏差成比例。 现代自动驾驶仪的趋势是向数字化和智能化方向发展。80年代以前，战术导弹由于工
无人机制作原理及过程++
无人机制作原理及过程 今年4月份，由技装公司自主研制的无人机“翔雁”首次亮相第十三届中国东西部投资与贸易洽谈会，并与国家测绘局签约合作意向书。该项目拟投资2000多万元，分两个阶段实施：第一阶段为研制试验阶段，包括航摄设备材料购置、航摄系统研究开发、无人机平台完善和试飞，以及相关技术及配套软件开发研究投入；第二阶段为推广阶段，建立“翔雁”无人机及航摄设备生产线，拟订无人机航摄系统应用标准，在全国范围内推广。 此前，“翔雁”无人机已完成8个起落的飞行试验验证，飞行平衡，地面视频图像清晰完整，能按程序完成各项任务。这充分证明，“翔雁”无人机已跨入自主飞行的无人机行列。 那么，“翔雁”到底是一种什么样的机型，有什么功用呢？ 据技装公司副总经理王俊介绍，“翔雁”无人机长2。7米，翼展4米，可以每小时110公里的速度进行大于15小时的巡航，采用菱形联结翼气动外形、前三点式起落架、发动机后推式布局，机身、机翼、起落架均可拆卸和组装。 “翔雁”利用航空制造工艺技术，采用全新的气动外形、模块化的任务系统、领先的飞行控制系统，形成自主飞行的能力，给它加载不同的任务系统就可以完成特定的任务。她可以用作气象探测、人工降雨、航空遥感、城市治安巡逻等多用途民用无人机平台，也可完成可执行目标指示、电子干扰、信号中继、战场侦察预警、战场评估、通信中断、空中监控、边境巡逻等军事任务。
当今，许多国家、机构对无人机研制和发展热情高涨，已研制出了50多种无人机，有55个国家军队装备了无人机。美国仅装备军队的就有“全球鹰”、“暗星”、“猎人”等十几个型号，波音公司是美国的主要无人机制造商之一。 由中国自主设计制造的长空一号、长空二号、无侦五、无侦九和ASN-206无人机正在服役，领先国内外水平的“暗箭”攻击型无人机正处于设计定型阶段。 面对竞争激烈的无人机市场，“翔雁”无人机此时“展翅”是否为时已晚？ “暗箭”无人机 何以进军无人机市场 技装公司经营管理处处长王从福介绍，首先，“翔雁”无人机的低成本，为研发提供了可能。它不需要氧气、空调、增压、弹射座椅等座舱设备，降低了成本和重量；不需要生命保障系统，可以适应更
一种小型无人机飞控导航系统
一种小型智能化无人机飞控导航系统随着高新技术在武器装备上的广泛应用，无人机的研制正在取得突破性的进展。 世界上最近发生的几次局部战争，凸现出无人机在军事上的实用性。然而，飞控导航系统作为无人机的大脑和神经，在无人机的任务过程中扮演着关键角色。如何设计高可靠和智能化的飞控导航系统，是无人机设计师的终极目标。 目前，国内在起飞重量不超过300kg级的无人机上，飞行控制系统多采用PC104计算机结构或基于单片机两种分立式方案，重量重，体积大，集成化能力差。无人机的飞行控制主要采取两种形式：第一种是采取预先编制的控制程序，来自动控制飞行；第二种是由设置在地面、空中或舰船上的遥控指挥站来指挥。本文要给出了一种基于DSP集成式结构的小型智能型无人机导航飞控设计方案，将两种控制方式进行了有机结合，并已应用于某小型无人机上。经过试验，证明了该方法的可行性，为今后小型化、低成本无人机自动驾驶仪的设计提供了一种新的思路。 1. 系统设计原则 无人机系统应首先具备完整的惯性系统和定位系统，其次应当具有完备的飞行任务管理功能。为了增强飞行控制功能，应当保证不同飞行指令下的多模式的飞行控制能力，以便在人机交互的同时对飞机的稳定进行控制， 进行系统设计时，应当遵循在保证性能的同时尽量减小系统重量和缩小体积，硬件电路设计力求简捷和直接。要求性能与成本兼顾，并保证系统的可靠性。 2. 系统结构介绍 整个无人机系统由GPS/GLONASS接收天线及接收机、机载传感器、无线电接收系统、DSP机载计算机以及执行机构五部分组成。系统功能结构模块如图1所示。 其中GPS/GLONASS接收模块选用微小型接收装置；机载姿态传感器选用贴片式芯片；为了保证自主导航飞行时航向的精度，除了选取航向传感器外，还应用了一个光纤陀螺；无线电接收系统指的是无线电定位及与地面站（GCS）通讯时数据链路的机载接收装置；机载计算机包括3个DSP处理器：GPS接收解码DSP，导航DSP 和飞控DSP；舵机选用Futaba专用舵机。整个飞控导航系统体积仅为180×120×70 mm，总重量不超过1.5kg（包含安装壳体），如图2所示。
无人机大全
无人机大全 无人机即无人驾驶飞机,是机上没有驾驶员,*程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机.它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统实现远距离控制飞行。无人机与有人驾驶的飞机相比，重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好，特别宜于执行危险性大的任务。 自30 年代国外首次采用无线电操纵的模型飞机作为靶机以后，无人机的发展十分迅速。4 0年代，低空低速的小型活塞式靶机投入实用。50年代出现了高亚音速和超音速高性能的靶机。60年代以后，随着微电子技术、导航与控制技术的发展，一些国家研制了无人驾驶侦察机。无人机的应用领域不断扩大：在军事上用于侦察、通信、反潜、电子对抗和对地攻击；在民用上用于大地测量、资源勘探、气象观测、森林防火和人工降雨；在科研上用于大气取样、新技术研究验证等。 中国无人机的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安-2和伊尔-28两种飞机的自动起降规律。60年代中后期投入无人机研制，形成了“长空”1靶机、无侦5高空照相侦察机和D4小型遥控飞机等系列，并以高等学校为依托建立了无人机设计研究机构，具有自行设计与小批生产能力。中国生产的各种型别的无人机，基本上满足了国内军需民用，并且逐步走向国际市场。 一、“长空”1靶机系列
靶机是供防空导弹、航空机炮、高射炮试验和打靶用的无人驾驶飞机。50年代采用靶机主要是前苏联制造的拉-17。1968年，国家正式下达任务，要求南京航空学院研制“长空”1中高空靶机。1976年和1977年该院相继研制成功“长空”1中高空靶机和1015B型雷达伞靶。1977年成立无人机研究室，1979年又扩充成为无人机研究所。研究所设总体、结构强度与系统、无线电和电气、发动机四个研究室和两个生产车间。飞行控制系统研究室和特设车间设在自动控制工程系内。1977年以后，南京航空学院又相继研制出“长空”1核试验取样机、“长空”1低空型和大机动型靶机。基本满足了国产多种防空导弹打靶需要，成功地完成了核试验穿云取样任务。 (一)“长空”1中高空型靶机(CK1) 1960年代，由于苏联援助的取消、专家的撤离，解放军空军试验用的拉-17无人靶机严重缺失，国家下决心搞自己的无人靶机，从而促生了长空一号。长空一号(CK-1)高速无人机由位于巴丹吉林沙漠的空军某试验训练基地二站在1965年～1967年成功定型，主要负责人是被誉为“中国无人机之父”的中国工程院院士赵煦将军。1966年12月6 日，长空一号首飞成功。实际上长空一号就是仿制拉-17的产品，从开始仿制到总体设计成功用了三个月。后转由南京航空学院具体负责。在南航，该机型于1976年底设计定型，总设计师为该校的郭荣伟。早在60年代末，该所开始了无人机的研制。长空一号研制成功后，在我国空空武
无人机机长驾驶员科目三多旋翼综合题题库
多旋翼综合题（75） 1.遥控器菜单中的FailSafe代表什么意思：失控保护 2.遥控器菜单中的SUBTRIM代表什么意思：中立微调 3.遥控器菜单中的REV是设置：通道反向 4.设置遥控器中的某一开关键为飞行模式中的切换，主要通过哪个菜单实现：Function 5.多旋翼无人机要实现在悬停中向右偏航：逆时针加速，顺时针减速 6.L=C*Y*1/2*p*V*V*S：CY升力系数，p运行环境大气密度，V真空速，S机翼面积 7.无刷电机如果遇到旋转方向相反，需要换向：电调与电机的连线3根中任意对换两根 8.不正确：姿态遥控模式下，飞控内回路不参与工作，外回路参与工作，提供位置信息 9.物体运动的速度是一个矢量：无论何时，空速+风速=地速 10.空速与地速的关系：无论何时，空速+风速=地速 11.高海拔地区，以下哪种尺寸的螺旋桨更合适：1835 12.使用独立电调的无人机，ESC上一般共有几根线？最粗的两根线连接的是（），最细的 三根杜邦线连接的是：7或8,电源,飞控 13.多旋翼无人机要以下哪个下降速度较为合理：2m/s 14.螺旋桨中的1045CCW：桨叶直径10英寸，螺距4.5英寸，逆时针旋转的螺旋桨 15.连续性定理：质量守恒定律，同一流管单位时间内流经不同横截面积流体质量是一定的 16.关于失速，下面哪个说法是不正确：失速会导致升力系数急剧减小，阻力系数缓慢减小 17.连接方式正确：电机电子调速器-飞控-数传电台 18.气压传感器测的是___高度：绝对对高度 19.多旋翼无人机在姿态遥控状态下，如出现动力失效：接地瞬间将油门收至最小 20.在自主飞行过程中，遥控器油门的位置处于：油门处于中间略上 21.关于升阻比和载荷因素，说法错误：载荷因素与升阻比成正比 22.民用无人机调整中的基本感度是：飞控PID调节中的比例项P的系数 23.更换直径较小的螺旋桨会导致：桨尖速度减小 24.一般不用给无人机提供高度信息的是：温度传感器，大气湿度传感器 25.数据链路：上行链路-下行链路-上下行链路并存 26.正确的通电顺序：地面站、遥控器、无人机 27.锂聚电池，关于其特点错误：充满电压一般为4.7V 28.无人机系统中的GPS模块为飞控提供：位置、高度、地速 29.大多数多轴飞行器自主飞行过程利用_____实现高度感知：气压高度计 30.伯努利定律：由于质量守恒定律，同一流管单位时间内流经不同的横截面积的流体质量 是一定的 31.民用无人机运行多处于低空低速环境下，主要受到的阻力：①③⑤⑥ 32.外转子电机规格2208,9T,KV1000：定子线圈直径是22mm，定子线圈高度是8mm， 每伏特电压能达到的每分钟转速为1000转（不是英寸） 33.四旋翼几个电机：四个 34.多旋翼无人机要实现在悬停中向右偏航：逆时针加速，顺时针减速 35.无刷电机如果遇到旋转方向相反，需要换向：电调与电机的连线3根中任意对换两根 36.翼型相对厚度和相对弯度：翼型中弧线的最高点距翼弦的最大距离与翼弦长的比值称为 相对弯度
浅谈无人机控制与自主驾驶
浅谈无人机飞行控制与自主驾驶 摘要： 无人机系统是未来进行信息对抗、夺取信息优势、实施火力打击的重要手段。"自主性"是无人机系统区别于有人机最重要的技术特征,实现无人机系统的自主控制,提高其智能程度,是无人机系统的重要发展趋势。本文简单对无人机系统自主控制问题进行了阐述,;分析了无人机系统自主控制技术的研究现状，最后对无人机系统自主控制技术的发展趋势进行了展望。 关键词：无人机飞控系统自主控制人工干预智能化 引言： 无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反覆使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。当今无人机研究的热点问题在于无人机的自主性和智能化，故本文浅谈一下当今的热点。 正文： 一、无人机较有人驾驶飞机的优势与劣势 无人机是军民两用产品，以军用为主。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，备受世界各国军队的青睐。但另一方面，目前大多数无人机都离不开人的控制，也即无线电操控或者自主控制与人工干预相结合，这在某种程度上就限制了无人机的使用，而目前应用的无人机自主控制系统大都只能让无人机完成简单的动作，航线也是预先设定的，难以应对紧急情况和复杂空情及气象条件，灵敏性和可靠性都不如有人驾驶飞机。在这种情况下看来，无人机在短时间内还不能完全取代有人机的地位。 二、无人机飞控与管理系统 无人机飞行控制与管理系统的一般组成：飞行控制是无人机飞行控制与管理系统的最基本的功能。一般来讲, 无人机飞行控制的基本模态包括俯仰/滚转姿态的控制与稳定、高度控制与稳定、速度控制与稳定、侧向偏离控制以及爬升/下降控制等。这是无人机执行任务中最常用的控制模态。由于机上无人, 加之高性能的侦察任务设备一般具有稳定平台, 在巡航飞行中对于无人机的控制一般更侧重于对空速和轨迹的控制。无人机飞行控制与管理系统的配置取决于任务使命, 可以是简单的由GPS接收机、动/静压传感器、垂直陀螺、速率陀螺、飞控计算机以及航模舵机组成的系统，也可以是由多余度传感器、余度计算机和余度作动系统构成的复杂余度系统。无人机飞行控制与管理系统一般与测控系无人机的飞行