无人机系统¶

无人机系统组成部分¶

类别	组件	功能描述
无人机平台	机身、框架、材料、动力系统、电机、电池、螺旋桨、起落装置	提供飞行载体，支持动力系统、升力与推力，保障飞行安全。
飞行控制系统	飞控（飞行控制器）、PID控制器	实现飞行稳定、姿态控制、自动飞行、导航与路径规划。
导航和定位系统	GPS/北斗、IMU（惯性测量单元）、气压计、磁力计、RTK	提供高精度定位、航向、速度、高度等信息，确保无人机自我定位。
通信系统	遥控系统、数传模块、图传模块、卫星通信	无人机与地面站/操控设备之间进行数据、视频、控制信号传输，确保遥控和任务执行。
任务载荷	相机（RGB、红外、激光雷达、高清摄像头）、传感器（气体、温湿度等）、机械设备（喷洒、抓取）	执行具体任务，提供图像、视频、测绘、探测等功能。
能源系统	电池（锂聚合物、锂离子）、燃油发动机、太阳能	提供动力来源，决定飞行时间和续航能力，支撑长航时或重载任务。
避障与环境感知	视觉传感器（双目、深度摄像头）、激光雷达、超声波传感器、毫米波雷达	提供环境感知能力，检测障碍物并自动避让，确保飞行安全。
操作与控制系统	地面站软件、手持遥控器、自动化控制模块	提供飞行操作界面、任务规划、实时监控、任务调整、自动飞行控制等功能。
安全系统	冗余控制、紧急迫降系统、自动返航、电子围栏、飞行限制	增强飞行安全性，避免故障、失联、偏离任务区域等问题。

飞控（Flight Controller）¶

飞控是无人机的核心控制系统，是一个嵌入式硬件设备，搭载了必要的软件和算法，负责执行无人机的所有飞行控制任务。

主要功能¶

飞行姿态控制
- 通过传感器（如加速度计、陀螺仪）实时检测无人机的姿态，并通过调节电机转速保持平稳飞行。
- 提供悬停、转弯、上升、下降等基本飞行功能。
导航与定位
- 集成 GPS、气压计、磁力计等传感器，实现无人机的位置跟踪和定点悬停。
- 支持自动航线跟踪和任务执行。
传感器数据处理
- 接收传感器（IMU、GPS 等）的数据，并通过滤波、融合等算法提供稳定的飞行数据。
飞行模式切换
- 提供手动模式（Manual）、定高模式（Altitude Hold）、定点模式（Position Hold）等多种模式。
任务执行
- 根据地面站传来的指令，执行任务，如自动飞行、返航、降落等。
安全保护
- 实现失控保护（Fail-Safe）、低电量自动返航、障碍物避让等功能。

地面站¶

无人机（UAV）或其他航空器的地面控制和管理系统，主要用于监控和操控飞行器的运行。它通常由硬件和软件组成，可以实时接收飞行器的数据，并发送控制指令。

地面站的主要功能¶

飞行数据监控
- 接收并显示飞行器的位置信息（如 GPS 坐标）、飞行高度、速度、姿态（如俯仰、偏航、横滚角度）等。
- 监控飞行器的电池状态、温度等设备健康参数。
飞行任务规划
- 提供图形化界面，用户可以在地图上设置飞行路径、航点（Waypoints）、任务目标（如拍摄地点）。
- 支持实时修改飞行计划。
- 通信和控制
- 通过无线通信模块（如 2.4GHz 或 5.8GHz）与飞行器保持联系，发送起飞、降落、悬停等指令。
- 在自动飞行时，可以切换到手动模式进行干预。
- 数据管理
- 存储飞行记录和任务数据，用于后续分析。
- 接收并显示从无人机传回的图像、视频或其他传感器数据（如热成像、激光雷达扫描）。
- 应急处理
- 提供紧急返回（Return-to-Home, RTH）功能，当信号丢失、电池电量低或遇到其他异常情况时，自动触发返航。
- 支持手动触发应急措施，如紧急降落。