气压传感器在无人机应用中有什么作用？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-31 14:52 标签： 无人机传感器的作用


每次别人手里拿着遥控器时，看着无人机在空中自由飞翔，真是太酷了。但是你知道无人机是如何工作的吗？

2.2 飞控系统组件模块

3.2 无人机工作原理

无人驾驶飞行器（UAV），又称无人机，是一种由无线电遥控设备和自身的程序控制装置操作，或完全或间歇地由机载计算机操作的无人驾驶飞机。

无人机不仅广泛应用于航拍、农业、植物保护、微型自拍、快递运输、灾害救援和野生动物观察等领域，还用于测绘、传染病监测等。

无人机由机身、飞行控制系统、数据链系统、发射回收系统和电源系统组成。飞行管控系统相当于无人机系统的“心脏”部分，对无人机的稳定性、数据可靠性、准确性和实时性具有重要影响，对其飞行性能具有决定性作用。


飞控系统是无人机的核心控制装置，相当于大脑。是否安装飞控系统也是区分无人机和通用航空机型的重要指标。

经过早期的遥控飞行，其导航和控制方式已发展为自主飞行和智能飞行。导航模式的改变对飞控计算机的精度要求更高，任务复杂度的增加对计算机的计算能力要求更高。小型化不仅对飞控计算机的功耗和体积提出了很高的要求，而且要求体积小，移动性好。高精度不仅要求计算机控制精度高，还需要有运行复杂控制算法的能力。

2.2 飞控系统组件模块

飞控系统实时采集各传感器测得的飞行状态数据，并从地面测控站的通信信道接收无线电测控终端发送的控制指令和数据。

计算后，将控制命令输出到执行机构，实现对无人机各种飞行模式的控制，实现对任务设备的管理和控制；同时将无人机的状态数据和发动机、机载供电系统和任务设备的运行状态参数实时传输到机载无线电数据终端，然后通过无线电下行信道回传给地面监测站。

根据功能，飞控系统的硬件包括：主控模块、信号调理及接口模块、数据采集模块、伺服驱动模块。


将各个模块组合成一个飞行控制系统，其核心是主控模块，与其他模块结合，满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理的功能需求，只需要修改软件和只需修改外围电路即可。从而可以通过多个模型使用一个开发的系统来降低系统开发成本。系统的主要功能如下：

(1)多路模拟信号高精度采集， 包括陀螺信号、航向信号、舵角信号、发动机转速、气缸温度信号、动静压传感器信号、电源电压信号。由于CPU自身A/D的精度和通道数的限制，使用了额外的数据采集电路，其片选和控制信号由EPLD中的解码电路产生。

(2) 输出信号状态。输出切换信号、模拟信号和PWM脉冲信号，可适应不同执行器的控制要求，如舵机、副翼舵机、升降舵机、气道和油门舵机等。

(3)多通道通信。 与车载数据终端、GPS信号、数字传感器和相关任务设备的通信是通过使用多个通信通道来实现的。由于CPU自身SCI通道配置的串口不能满足系统需求，设计采用多串口扩展芯片28C94扩展8个串口。

MCU（Microcontroller Unit）就是适当降低中央处理器的频率和规格，将存储器、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA、甚至LCD驱动电路等外围接口集成在单片机上。单个芯片，形成不同应用的不同组合的芯片级计算机。MCU在无人机的飞行系统中很重要。MCU在飞行系统中扮演着重要的角色。

3.2 无人机工作原理

无人机要实现可控/自主飞行，主要需要完成姿态控制、拍摄/测量、信息存储/传输、环境感知（防撞）。自动控制原理的一个起点是闭环反馈控制，即在应用输入调整后，测量控制量的变化并调整反馈输入，直到控制量达到目标值。

比如给无人机设置一个航迹，在飞行过程中实时测量飞行位置偏离航迹，进行相应的偏航修正。环境感知是利用各种传感器（光学摄像头、超声波等）来检测无人机轨迹上的障碍物，如建筑物、桥梁等，并进行机动规避。

无人机垂直移动并使用转子前进和停止。力的相对性质意味着当转子推动空气时，空气也将转子推回。这就是无人机可以升降的基本原理。此外，转子旋转得越快，升力就越大，反之亦然。要将无人机向右转，需要降低旋翼 1 的角速度。虽然旋翼1的推力不足会导致无人机改变运动方向，但向上的力不等于同时向下的重力，所以无人机下降。

无人机是对称的，它也适用于横向运动。四轮无人机的每一面都可以是正面，所以如何向前说明如何向后或向侧面移动。


飞行控制系统在无人机中的作用相当于有人驾驶飞机中驾驶员的作用。我们认为飞行控制系统是无人机中最重要的核心技术。飞控系统一般包括传感器、机载计算机和伺服驱动装置三部分。功能主要包括无人机姿态稳定与控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

除了MCU，无人机还需要陀螺仪、加速度计、地磁感应、气压传感器、超声波传感器、光流传感器、GPS模块等相互配合才能完成飞行。IMU 感知飞机在空中的姿态，并将数据发送到主处理器 MCU。主处理器MCU会根据用户操作指令和IMU数据，通过飞行算法控制飞行器的稳定运行。

由于需要计算的数据量很大，需要非常实时的控制，MCU的性能也决定了飞机能否稳定灵活地飞行。

1、无人机的工作原理是什么？

Multi-Rotor 的工作原理是力的相对性质，这意味着当转子推动空气时，空气也会将转子推回。这是多旋翼可以升降的基本原理。此外，转子旋转得越快，升力就越大，反之亦然。

2. 无人机使用WiFi还是蓝牙？

今天的大多数无人机都支持 Wi-Fi，因此它们可以将视频广播到计算机、平板电脑或智能手机。一些无人机还使用 Wi-Fi 通过平板电脑或移动应用程序进行远程控制。

3. 无人机如何与控制器通信？

无人机控制器通过从遥控器向无人机发送无线电信号来工作，该信号告诉无人机该做什么。无线电信号从无人机控制器中的无线电发射器发出，并由无人机的接收器接收。

4. 无人机如何前进和后退？

俯仰：以与滚动相同的方式向前和向后倾斜您的四轴飞行器。通过调整俯仰角，您的无人机将在前部下垂导致其前进，或在后部下垂导致其后退。偏航：从左到右旋转飞机的机头。

5. 无人机有什么用？

无人机可用于收集医疗样本、物资和药品，并将其运送到灾区偏远或无法到达的地区。无人机还可以使用红外传感器通过其热特征来检测人类，这有助于搜索和救援场景。

6. 无人机能飞多远？

虽然玩具无人机的射程可能约为 20 至 100 码，但高端消费无人机的射程约为 2.5 至 4.5 英里（4 至 8 公里）。中级消费级无人机的航程通常约为 0.25 至 1.5 英里（400m – 3km）。

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无人驾驶飞机简称“无人机”，无人机的飞行控制杀统简称“飞控”，无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由飞控下达，飞控主要由感知飞行姿态的陀螺仪、GPS定位模块、超声波传感器、气压传感器等各种功能的传感器及控制电路组成．[

:（1）GPS定位模块利用 传递信息，其在真空中的传播速度为 m/s.

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是因为超声波具有 的特点．

（3）气压传感器可通过测定大气压值获知无人机所在位置的 ．

（4）某无人机由输出电压14.8V、容量l0000mAh的电池提供飞行能量，该电池最多可提

供 kWh的电能．若这些电能的80%用于飞行，当飞行功率为200W时，最长飞行时间为 h．

歌尔声学气压传感器获得突破 歌尔声学 MEMS 差异化竞争

差异化竞争实现气压传感器突破。
“差异化竞争，依客户需求，在要求高精度，温漂系数好的无人机市场中，高精度电容式气压传感器获得市场突破”营销本部传感器市场副总监李科学表示。
给人的印象是一家声学器件公司，主营业务为电声器件、电子配件和LED封装及相关产品的研发、生产和销售，主要为全球顶级厂商提供产品与服务，客户涵盖三星、LG、松下、索尼、谷歌、微软、缤特力、思科等。同时，传感器市场是非常重要的一个环节，在MEMS麦克风领域，歌尔市场占有率居国际同行业前列，气压传感器由于采用MEMS麦克风相同的封装，也是的一个优势所在。
温度系数好，精度高，转换时间快是气压传感器在无人机应用的三要素。
“去年年中的时候，与国际一流的无人机厂商D公司交流时，D公司技术人员指出，在无人机领域，对目前使用的气压传感器有三点遗憾， 1. 温度系数差，特别是低温系数， 2. 精度比较低， 3. 转换时间要快，应对无人机反应速度。”李科学介绍道。
像应用于主流无人机厂商M的气压传感器产品的温度漂移曲线如下：（在-20° 到0°产品的温度系数比较差）
M公司的气压传感器温度系数曲线
高精度电容式气压传感器温度漂移曲线如下：
的气压传感器温度系数曲线
因为无人机上使用气压传感器主要做定高功能，所谓定高功能，即可以将无人机自动固定在同一高度飞行，该功能是一项无人机飞行的核心指标。如果使用精度低的气压传感器，定高功能就会实际使用过程中有起伏现象。如果温度系数不好的气压传感器，则在高温或者低温环境下定高功能失效，特别是室外飞行会遇到这种情况。
气压传感器精度是±5cm，目前是市场上最高精度的气压传感器。对于精度以及其他主要性能指标，以最新的一款气压传感器做比较：
市场上主流气压传感器性能对比
此次在无人机市场上的突破也完全得益于英飞凌方案气压传感器优秀的性能参数，完全能满足市场的需求，突破也就顺理成章。
此外在手机手表等消费级电子产品上面，室内导航，室外高架桥梁惯性导航中，之前气压传感器的精度比较低，气压传感器应用一直比较鸡肋，而高精度气压传感器可以检测出跌倒等杀手锏应用，得到突破也是必然趋势。

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