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(jī),，每次看它們拿著手里的遙控器，讓無人機(jī)自由翱翔于空中，這種感覺很“酷炫”,，可是您知道無人機(jī)的工作原理嗎？
無人機(jī)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(jī),，或者由車載計算機(jī)完全地或間歇地自主地操作,。無人機(jī)在航拍、農(nóng)業(yè),、植保,、微型自拍,、快遞運輸、災(zāi)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(zāi),、影視拍攝,、制造浪漫等等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
無人機(jī)由飛機(jī)機(jī)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(dāng)于無人機(jī)系統(tǒng)的“心臟”部分,，對無人機(jī)的穩(wěn)定性,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⒕_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(jī)機(jī)體的核心就是飛行器控制器——主控MCU,。
MCU也叫單片機(jī),，是把中央處理器的頻率與規(guī)格做適當(dāng)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(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制,。無人機(jī)的主控MCU在無人機(jī)飛行系統(tǒng)中地位很重要,。
無人機(jī)的工作原理
垂直運動，無人機(jī)利用旋翼實現(xiàn)前進(jìn)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(jī)能夠上上下下的基本原理。進(jìn)而,，旋翼旋轉(zhuǎn)地越快,，升力就越大，反之亦然,。
而要使無人機(jī)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(jī)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(jī)會下降,。
無人機(jī)是對稱的。這同樣適用于側(cè)向運動,。一架四輪無人機(jī)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(jī)MCU的工作
無人機(jī)MCU是飛控子系統(tǒng)的核心,，飛控系統(tǒng)是無人機(jī)完成起飛,、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)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(jī)相當(dāng)于駕駛員對于有人機(jī)的作用,，我們認(rèn)為是無人機(jī)最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器,、機(jī)載計算機(jī)和伺服作動設(shè)備三大部分,，實現(xiàn)的功能主要有無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類,。除了無人機(jī)MCU,，無人機(jī)還需要陀螺儀、加速計,、地磁感應(yīng),、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(jī)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(dá)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(yuǎn)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(dá)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(jī)（馬達(dá)），用來驅(qū)動無人機(jī)的旋翼,。而馬達(dá)驅(qū)動控制器就是用來控制無人機(jī)的速度與方向,。原則上一顆馬達(dá)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(dá)的方案,。
無人機(jī)MCU國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)
目前,，國內(nèi)從事無人機(jī)研發(fā)的企業(yè)接近五十家，但是其中做無人機(jī)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(jī)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(jī)MCU,。