科普 | 无人机基础入门知识
一、基本概念
飞控：飞机的控制系统，其中硬件包含传感器部分IMU和控制部分的MCU，软件部分包含控制算法。
俯仰：pitch，绕坐标系y轴旋转，想象一下平时的飞机
航向：yaw，绕坐标系z轴旋转，想象一下平时的飞机
横滚：roll，绕坐标系x轴旋转，想象一下平时的飞机
陀螺仪：感测角速度，具有高动态特性， 但是它是一个间接测量角度的器件， 它测量的是角度的导数， 角速度， 要将角速度对时间积分才能得到角度。一般不受外界影响干扰，不过会出现积分误差的问题。
加速度计：感测加速度，包括重力加速度，重力加速度和地理坐标系是固连的，因此可以通过这种关系得到加速度计和地面的角度关系，但是如果绕着Z轴旋转是不会改变的，也就是无法感知水平旋转。生活中的手机自动旋转屏幕就用到这个。
磁力计：HMC5883L，是利用地磁场来定北极的一种方法,由地球的磁场来感测方向类似与指南针的功能。
MPU6050：六轴传感器，集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计，还有预留的IIC接口可以接磁力计，同时含有DMP可以进行硬件解算四元数，而输出的是通过IIC输出AD值。
惯性导航模块：IMU,包括陀螺仪，加速度计和磁力计。
MEMS：微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System),微电子微机械加工出来的、 用敏感元件如电容、压电、压阻、热电耦、谐振、 隧道电流等来感受转换电信号的器件和系统。
气压计：MS5611气压计主要通过气压的变化来感测物体的相对和绝对高度，可以用来定高，尤其是在室内GPS不起作用的情况下。
姿态解算：指把陀螺仪、加速度计、磁罗盘等数据融合在一起，得出飞行器的空中姿态。
深度解算：也叫长期融合，可以比较准确得解算出姿态。
快速解算：也叫快速融合，比较粗糙地得到姿态。
四元数：在无人机里面四元数是姿态的一种数学表示方式，也是用的最多的，因为四元数比较适合组合旋转。在姿态解算中，一般用四元数来保存姿态，也就是用来保存从MPU6050得到的AD值。
欧拉角：姿态的另外一种数学表示方式，在姿态解算中主要用于讲四元数转换成欧拉角，然后用于姿态解算，姿态解算的输入只能是欧拉角。
刚体：指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。
地理坐标系：地球所在的坐标系， 这个坐标系是固定不变的， 正北， 正东， 正上方分别表示X， Y， Z轴。
无头模式：四轴的方向是从两个电机中间的方向飞
有头模式：四轴的方向是从其中某个电机的方向飞
二、基本结构
1.动力部分
机架：DJI的F450 电机：有刷电机和无刷电机，有刷电机是指电机内有换相电刷，而无刷电机是指电机内没有换相电刷。有刷的定子是永磁体，无刷的定子是线圈，直观来看是无刷电机有三个线并配合电调使用。大四轴一般都是用的无刷，小四轴用的是有刷的空心杯电机。 桨叶：碳纤桨，木桨，注塑桨，相同的电机和电池， 大KV值用小的螺旋桨， 小KV值用大的螺旋桨 电调：电子调速器，也叫电机驱动模块，主要是用来控制电机的启停和转速，通过改变固定线圈内部电流的方向， 保证它跟永磁体之间的作用力是相互排斥， 持续转动得以延续。 电池：航模的锂电池需要的放电能力强，一般用C来做单位，这是与普通锂电池的区别。
2.控制部分
飞控：主要是PIXHAWK，其采用的STM32做主控芯片，其中硬件包含传感器部分IMU和控制部分的MCU，软件部分包含控制算法。
通信方式：NRF24L01，蓝牙4.0或者WIFI
遥控器：美国手和日本手，美国手是指油门在左边的摇杆，日本手则相反。注：左手是理智，右手是感情，剑是危险的事物，要用理智来操控。
三、飞行模式
航拍无人机的飞行模式，大致有三种，模式：
定位模式，GPS模式，大疆航拍无人机又称，“P模式”，这种是最常用的模式，在新手期，航拍中常用。GPS下定位模式，无人机可以实现空中准确悬停，而且卫星数越多，无人机的悬停精度越高。航拍常用的，延时摄影，指点飞行，环绕，一键短片，全景拍摄等等，都是这种模式下拍摄的。
姿态模式，大疆无人机又叫“A模式”。在该模式下，不使用GPS模块和视觉系统进行定位，无人机仅提供姿态増稳。在实践中，无人机会明显的出现漂移，靠光流视觉悬停，需要飞手通过遥控器来不断修正无人机的位置。姿态模式考验的是飞手对于无人机的操控性。在一些紧急情况下，需要切换姿态模式。
运动模式，也叫“S模式”，这是一种增强型模式，速度快，操作灵魂，适用老手的模式。
四、如何防止[炸机]
1、检查app是否有报错
首先安装完无人机后，检查app是否有报错提示。
2、观察桨叶是否正常停转
第一次解锁，油门杆归中，然后拉到最低，观察桨叶是否正常旋转。
3、试前后左右是否正常响应
第二次解锁，飞行至30公分，推动摇杆试下前后左右是否正常响应。
另外，送大家一份无人机起飞安全检查表，如果想更规范做好起飞前安全检查，请按下表进行检查！
五、飞行空域如何申请
面对无人机市场乱象丛生的景象，相关部门根据市场现状提出了无人机飞行必须遵守的三个条件，即无人机驾驶证、空域申请和提交飞行计划。
严格来说，合法的飞行分为2种：
1.取得民航局批准认可的云系统无人机驾驶证+获得飞行空域的审批
2.未取得民航局批准认可的云系统无人机驾驶证，但驾驶小型化无人机在可视范围内飞行+获得飞行空域的审批
“无人机驾照 ”大家容易理解，就好比开车需要驾驶证。但是对于“空域申请、提交飞行计划”很多人就不太清楚了，如何申报、在哪申报、申报需要多长时间、能不能得到批复，这一系列的问题很多人都不知道；即便是已经考取了无人机驾照的人，很多都感觉申请流程非常不便，在审批的过程中，找不到相应的承接部门，这也是其原因之一。
如何申请飞行空域？
依据《中华人民共和国飞行基本规则》规定，空军负责全国的飞行管制。在此原则下，各地的飞行审批权落在相应的飞行实施地所在的部队身上。
1.审批所需材料
公司营业执照
航空适航资质
人员执照
任务委托书
任务申请书
如任务性质涉及：
外国航空器或外国人使用我国航空器，需有总参谋部批准文件；
航空摄影、遥感、物探，需大军区以上机关批准文件；
体育类飞行器，需地市级以上体育部门许可证明；
大型群众性、空中广告宣传活动，需当地公安机关许可证明；
无人机驾驶系留气球，需地市级以上气象部门许可证明。
2.任务申请书的内容：
飞行单位、航空器型号（性能参数）、架次、航空器注册地、呼号、机长（飞行员）、机组人员国籍、主要登机人员名单、任务性质、作业时间、作业范围、起降机场、空域进出点、预计飞行开始和结束时间、机载监视设备类型、联系人、联系方式等。
3.审批流程
获得飞行任务以及任务委托书
提前7天携带相关文件材料在飞行实施地所在部队司令部办理审批手续
携带相应文件材料在民航（所在地）监管局运输处、空管处办理相关手续
携带获批复印件以及相应的文件材料在民航（所在地）空管分局管制运行部办理相关手续
与民航（所在地）空管分局鉴定飞行管制保障协议（或召开飞行协调会）
实施日前一天15时前向当地空管部门提交飞行计划，如不在机场管制范围内，可直接向民航（所在地）空管分局管制运行部区域管制室提交，在飞行实施前1小时提出申请
区域管制室向飞行实施地所在部队司令部航空管制中心提交飞行申请
飞行实施地所在部队司令部航空管制中心给予调配意见
最后，以“八不飞”做总结：
1、在高速公路、火车站、地铁及周围有高大建筑等区域不飞；
2、在军事、边境、机场等敏感地区不飞；
3、在国家政治、外交和人口稠密场所上空及其他明确禁止飞行场所不飞。
4、在空域条件不具备的情况下不飞；
5、在气象条件不允许的情况下不飞；
6、设备存在安全隐患或没有做好充分准备不飞；
7、操作手飞行技术不熟练、精神状态不好不飞；
8、对有关无人机法规不了解不清楚不飞。
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