飞控系统（智能决策中枢）功能：解算飞行状态并输出控制指令 组件： 感知层：IMU（六轴传感器）、GPS/RTK、光流摄像头 决策层：飞控主板（运行PID/自适应算法） 执行层：输出PWM信号至ESC （一）关于飞控的相关知识点1．飞控系统由哪几部分组成？答：按硬件组成分： (1) 传感器（三轴速率陀螺、三轴加速度计、三轴磁力计、GPS、气压高度计、空速传感器、超声波高度、机器视觉、光流、激光测距、无线电高度表等等） (2) 处理器（ARM、 DSP、FPGA 等） (3) 伺服设备（舵机、电调） 2．飞控系统由哪几部分组成？答：按功能组成分：飞控子系统（管姿态），导航子系统（管航向），导航计算机 3．飞控的组成？（这里指的是飞控子系统）答： (1) 全球导航卫星定位系统 (2) IMU（惯性测量单元） (3) 三轴磁力计 (4) 气压计 (5) 飞控计算机 (6) 接口模块（如：LED灯） 4．飞控工作原理？答：飞控通过传感器获得飞机姿态、速度、方向、位置信息、高度等信息，根据任务规划调整动力以达到控制飞机的目的。 5．导航飞控系统包括？作用？答： 飞控子系统：对无人机实现全权控制与管理，实现无人机姿态稳定与控制，飞控子系统之于无人机相当于驾驶员之于有人机。（绕 3 轴、姿态回路、内回路）。 导航子系统：向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机沿指定航线安全、准时、准确地飞行。导航子系统之于无人机相当于领航员之于有人机。（沿 3 轴，位置回路、外回路）。 6．无人机飞控安装在机架哪里？调试时要提供什么数据给飞控？答：安装在机架中心位置（为什么：感知无人机姿态、振动较小），调试时提供GPS的Z轴、X轴、Y轴的位置信息，机架的机头方向。IMU、GPS方向要跟机头保持一致。 7．飞行器的电调、电机、飞控、接收机、数传电台、GPS；是如何连接？答： 8．无人机飞控常用的传感器类型？答：飞控系统常用的传感器包括： (1) GPS模块，测量无人机的位置、海拔高度、飞行速度和航向，提供全局定位信息。 (2) 姿态传感器（包含加速度计和陀螺仪），用于感知无人机的倾斜角度、加速度和角速度，判断机身姿态。 (3) 气压高度计，通过测量大气压强计算相对高度，提供精准高度数据，但易受气象条件影响。 (4) 磁力计，感知地球磁场，确定无人机的方位和航向，辅助飞行、控制。 (5) 空速计，测量无人机与空气的相对速度，帮助飞控系统在风速的变化，调整动力输出，保持稳定飞行。 或答：角速度计、三轴加速度计（测量飞机各轴加速度）、气压计（测量海拔高度）、三轴陀螺仪、磁罗盘（电子罗盘）、GPS(位置 高度 速度）、超声波传感器、光流传感器、空速传感器、激光测距仪、无线电高度表、温度传感器(感知飞控温度)、PMU(管理电源电压的模块)。 9．简述无人机飞控怎么实现姿态解算或感知姿态？答：使用卡尔曼滤波算法采集加速度计的线性加速度，陀螺仪的角速率和磁场信息、GPS信息。其中将角速率和加速度使用四元数法进行捷联惯导解算姿态，使用磁场和GPS进行融合解算修正。 10．蘑菇头天线的作用？答：无人机蘑菇头天线为GPS天线，对于A2飞控的无人机来说，蘑菇头天线的作用是提供GPS位置信息和指南针方向。 11．写出飞控的传感器以及作用(至少五个)？答： (1) 角速度计：测量飞机的角速度和姿态角。 (2) 加速度计：获取飞机的加速度。 (3) GPS：获取飞机的位置(经纬度)，海拔高度，地速。 (4) 气压高度计：测量飞机高度（相对高度）信息。 (5) 磁罗盘(电子罗盘）：获取飞机方向信息。 (6) 温度传感器：感知飞控温度。 12．飞控的三大算法及含义？答：捷联惯性导航系统、卡尔曼滤波算法、飞行控制PID算法。 (1) 捷联式惯性导航系统：由三轴陀螺仪、三轴线加速度计和微型计算机组成，是一种自主式导航系统（姿态更新算法 速度更新算法 位置更新算法）。 (2) 卡尔曼滤波算法：一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法，由于观测数据中包括系统中的噪声和干扰的影响，所以最优估计也可看作为滤波过程。 (3) 飞行控制PID算法：P 比例、I 积分、D 微分。是一种线性控制器，它主要根据给定值和实际输出值构成控制偏差，然后利用偏差给出合理的控制量，达到动态响应迅速、既不过冲，也不欠缺，PID控制算法用来实现无人机姿态和轨迹的控制。 13．无人机飞控的内外回路是什么？各回路控制飞机的什么模式？答：内回路：姿态控制回路，稳定姿态。外回路：位置控制回路，用于导航控制。 (1) 纯手动模式，飞控内外回路均不参与。 (2) 姿态/增稳模式，无定位，飞控内回路参与，外回路不参与。 (3) GPS/定位模式，有GPS，飞控内，外回路均参与。 1．简述舵面遥控（纯手动）、姿态遥控、人工修正（即GPS模式）区别？答： (1) 舵面遥控（纯手动模式），飞控什么都不管。 (2) 姿态遥控（姿态模式），飞控管姿态，人管位置。 (3) 人工修正（GPS模式），飞控姿态位置都管，人给位置修正量。 14．超声波、气压计、GPS分别测量什么数据传给飞控？答：无人机与障碍物的距离，当前气压高度，无人机所处的经纬度和海拔高度。 15．S.BUS，PPM，PWM，XBUS通信协议各自的区别答： PWM：需要在接收机上接上全部PWM输出通道，每一个通道就要接一组线，解析程序需要根据每一个通道的PWM高电平时长计算通道数值。 PPM：按固定周期发送所有通道PWM脉宽的数据格式，一组接线，一个周期内发送所有通道的PWM值，解析程序需要自行区分每一个通道的PWM时长。 S.BUS：每11个bit位表示一个通道数值的协议，串口通信，但是S.BUS的接收机通常是反向电平，连接到无人机时需要接电平反向器，大部分支持S.BUS的飞行控制板已经集成了反向器，直接将以旧换新机连接到飞行控制器即可。 XBUS：常规通信协议，支持18个通道，数据包较大，串口通信有两种模式，可以在遥控器的配置选项中配置。接收机无需做特殊配置。 16．伺服舵机由哪几部分构成？答：外壳与接插件、控制电路、减速齿轮组、电位器、直流电机。 17．IMU、PMU、OSD、FPV、PWM、MEMS、SINS 的含义答：惯性测量单元（IMU）、电源管理单元（PMU）、屏幕显示（OSD）、第一人称视角（FPV）、脉冲宽度调制（PWM）、微机电系统（MEMS）、捷联式惯性导航系统（SINS）。 （二）关于GPS、IMU、PID等1．GPS的工作原理答：各星与地面GPS接收机都有统一的标准时间，各星向外广播发送这个时间及本星的位置(星历)，地面GPS接收机根据收到的各星位置与时间差反推计算出自己的位置。 GPS以经纬度为单位。 或：GPS由空间部分，地面控制部分和用户设备部分组成。 空间部分由多颗绕地球运行的卫星组成，持续发送包含自身位置和时间的信号。 地面部分通过地面基站监控卫星状态，校准信号精度。 用户设备部分通过接收机接收至少4颗卫星的信号，利用三角定位原理计算出接收机的三维位置，运动速度和精确时间。 2．经纬度的换算答：小数换算成分秒：整数部分为度数，小数部分乘以60得到的整数部分为分，剩余小数再乘以60得到的整数部分为秒。分秒换算成小数：秒位数除以 60，然后为上分数后再除以 60，加上度数即可。 3．经纬度换算答： (1)小数换算成分秒：以39.928902为例，39度，0.928902乘以60，得55.73412，整数部分55是分，0.73412乘以60，得44.0472，整数部分44是秒。 (2)分秒换算成小数：秒位数除以60，然后加上分数后再除以60，加上度数即可。 4．经纬度如何判断？答：纬度（N,S）最大不超过90°，经度（E,W）最大不超过180°。 5．IMU解释答：全称“惯性测量单元”简称IMU，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，IMU测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。在导航中有着很重要的应用价值。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。 精简答案：“惯性测量单元”是测量飞机三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，IMU测量飞机在三维空间中的角速度和加速度，并以此计算出物体的姿态。 6．IMU是什么？有哪些传感器组成(写出五个即可)？答：IMU是惯性测量单元。 感知无人机的姿态、高度（A2飞控）。三轴加速度计，三轴角速度计，磁力计，气压计。温度传感器。 7．IMU有什么功能？(写出五个)答： (1) 测量飞机的角速度 (2) 测量飞机的加速度 (3) 感知飞机的方位变化和速度变化 (4) 解算飞机在三维空间中的姿态 (5) 调整并恢复飞机的姿态 8．简述多旋翼无人机上各种天线的布置合理要求。答：GPS天线：尽量布置在最顶端、无遮挡，方向与机头方向一致。 遥控接收机天线、数传天线、图传天线尽量互相远离，都布置于机身下方无遮挡，远离GPS与飞控；所有全向天线尽量垂直布置。图传天线尽量布置在无人机尾部位置。 9．为什么部分多旋翼GPS天线必须高出机体，并远离金属，尤其是铁？答：因为这类GPS天线集成了外置磁传感器，容易受到磁场的干扰。 10．全球导航卫星系统有哪些？答：中国北斗系统（BDS）；美国全球定位系统（GPS）；俄罗斯格洛纳斯系统（GLONASS）欧盟伽利略系统（Galileo）。 11．某地GPS与气压高度有偏差。写出原因（3个以上）答：GPS故障，气压高度计故障，当地气压不稳定。 12．PID控制的三个字母分别代表什么含义？答：PID控制器是一种线性控制器，它主要是根据给定值和实际输出值构成控制偏差，然后利用偏差给出合理的控制量。 P：比例，飞控修正补偿的频率。决定飞机倾斜多大角度飞控开始修正，P越高飞控在越小的倾斜角度开始修正，修正次数增加。 I：积分，飞控修正补偿的强度。决定飞控修正到位的快慢，I越高修正到位越快。 D：微分，飞控修正补偿的幅度。决定飞控修正的角度大小。
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