如今,，我們經(jīng)常在很多公園或空曠場所看到有人玩那種小型無人機,，每次看它們拿著手里的遙控器,，讓無人機自由翱翔于空中,，這種感覺很“酷炫”,，可是您知道無人機的工作原理嗎,？
無人機是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機,，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作,。無人機在航拍,、農(nóng)業(yè),、植保、微型自拍,、快遞運輸,、災難救援、觀察野生動物,、監(jiān)控傳染病,、測繪、新聞報道,、電力巡檢,、救災、影視拍攝,、制造浪漫等等領(lǐng)域均有廣泛應用,。
無人機由飛機機體、飛控系統(tǒng),、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng),、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等組成。飛行管理與控制系統(tǒng),，相當于無人機系統(tǒng)的“心臟”部分,，對無人機的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、精確度,、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用,。無人機機體的核心就是飛行器控制器——主控MCU,。
MCU也叫單片機，是把中央處理器的頻率與規(guī)格做適當縮減,，并將內(nèi)存(memory),、計數(shù)器(Timer)、USB,、A/D轉(zhuǎn)換,、UART、PLC,、DMA等周邊接口,，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機,，為不同的應用場合做不同組合控制,。無人機的主控MCU在無人機飛行系統(tǒng)中地位很重要。
無人機的工作原理
垂直運動,，無人機利用旋翼實現(xiàn)前進和停止,。力的相對性意味著旋翼推動空氣時，空氣也會反向推動旋翼,。這是無人機能夠上上下下的基本原理,。進而，旋翼旋轉(zhuǎn)地越快,，升力就越大,，反之亦然。
而要使無人機向右轉(zhuǎn),，則需要降低旋翼1的角速度,。但是，雖然來自旋翼1的推力缺失能使無人機改變運動方向,，但與此同時向上的力不等于向下的重力,，所以無人機會下降。
無人機是對稱的,。這同樣適用于側(cè)向運動,。一架四輪無人機就像一輛每一面都可作為正面的車,，所以了如何向前也就解釋了如何向后或向兩側(cè)移動的問題。
無人機MCU的工作
無人機MCU是飛控子系統(tǒng)的核心,，飛控系統(tǒng)是無人機完成起飛,、空中飛行、執(zhí)行任務和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng),，飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用,，我們認為是無人機最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器,、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分,，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務設(shè)備管理和應急控制三大類,。除了無人機MCU,，無人機還需要陀螺儀、加速計,、地磁感應、氣壓傳感器,，超聲波傳感器,、光流傳感器、GPS模塊等想互協(xié)助工作方可完成飛行,。
IMU感知飛行器在空中的姿態(tài),，將數(shù)據(jù)送給主控處理器MCU。主控處理器MCU將根據(jù)用戶操作的指令,，以及IMU數(shù)據(jù),，通過飛行算法控制飛行器的穩(wěn)定運行。由于有大量的數(shù)據(jù)需要計算,，而且需要實時性極高的控制,，所以MCU的性能也決定了飛行器是否能夠飛得足夠穩(wěn)定，靈活,。
幾家無人機MCU方案
高通 Snapdragon芯片：它有無線通信,、傳感器集成和空間定位等功能。采用了“RealSense”技術(shù),，能夠建起3D地圖和感知周圍環(huán)境,，它可以像一只蝙蝠一樣飛行，能主動避免障礙物,。
英特爾 凌動（Atom）處理器：內(nèi)置了高達6個英特爾的“RealSense”3D攝像頭,，采用了四核的英特爾凌動（Atom）處理器的PCI-express定制卡，來處理距離遠近與傳感器的實時信息,，以及如何避免近距離的障礙物,。
XMOS XCORE多核微控制器：頻率高達500MHz 的32位RISC內(nèi)核，帶有Hardware Response I/O接口。多軸飛行器需要用到四至六顆無刷電機（馬達）,，用來驅(qū)動無人機的旋翼,。而馬達驅(qū)動控制器就是用來控制無人機的速度與方向。原則上一顆馬達需要配置一顆8位MCU來做控制,，但也有一顆MCU控制多個BLDC馬達的方案,。
無人機MCU國產(chǎn)化任重道遠
目前，國內(nèi)從事無人機研發(fā)的企業(yè)接近五十家,，但是其中做無人機MCU的微乎其微,，這是因為MCU市場幾乎是美國壟斷，國內(nèi)廠商想實現(xiàn)追趕或超越難度很大,。近日有某家廠商投入重金研發(fā)無人機MCU,，讓國人振奮不已，但面臨的挑戰(zhàn)仍舊很多,。隨著國內(nèi)廠商實力的壯大,，未來我們或?qū)⒖吹綄儆谧约旱臒o人機MCU。