無人機(jī)操控技術(shù)課件第3章飛行原理與性能第5節(jié)多旋翼基礎(chǔ)知識

1、目錄01 空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)02 飛行原理P04 P24 03 飛行性能P49 04 無人機(jī)發(fā)射回收方式P88 05 多旋翼基礎(chǔ)知識P98 目錄01 空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)02 飛行原理P04 P24 03 5.1 多旋翼概念 多旋翼飛行器也稱多軸飛行器，是一種具有三個(gè)及以上旋翼軸的特殊直升機(jī)。 多軸飛行器每個(gè)“軸”上，一般連接1個(gè)電調(diào)，1個(gè)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋翼產(chǎn)生升推力。5.1 多旋翼概念 多旋翼飛行器也稱多軸飛行器，是一5.2 多旋翼系統(tǒng)組成 多旋翼飛行器系統(tǒng)主要包括：機(jī)體結(jié)構(gòu)、飛控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載鏈路系統(tǒng)。 5.2 多旋翼系統(tǒng)組成 多旋翼飛行器系統(tǒng)主要包括：機(jī)5.2.1 機(jī)體結(jié)構(gòu) 機(jī)體結(jié)構(gòu)是

2、其他所有機(jī)載設(shè)備、模塊的載體。典型的機(jī)體結(jié)構(gòu)包括：機(jī)架、支臂、腳架、云臺。5.2.1 機(jī)體結(jié)構(gòu) 機(jī)體結(jié)構(gòu)是其他所有機(jī)載設(shè)備、模5.2.1 機(jī)體結(jié)構(gòu) 機(jī)架：裝載各類設(shè)備、動(dòng)力電池或燃料，同時(shí)它是其他結(jié)構(gòu)部件的安裝基礎(chǔ)。 支臂：機(jī)架結(jié)構(gòu)的延伸，用以擴(kuò)充軸距，安裝動(dòng)力電機(jī)，有些多旋翼的腳架也安裝在支臂上。 云臺：任務(wù)設(shè)備的承載結(jié)構(gòu)。 腳架：用來支撐停放、起飛和著陸的部件。5.2.1 機(jī)體結(jié)構(gòu) 機(jī)架：裝載各類設(shè)備、動(dòng)力電池或5.2.2 飛控系統(tǒng) 飛控全稱導(dǎo)航飛控系統(tǒng)，多軸飛行器的飛控指的是機(jī)載導(dǎo)航飛控系統(tǒng)，又稱自動(dòng)駕駛儀，它包含飛控子系統(tǒng)和導(dǎo)航子系統(tǒng)兩部分。角速度傳感器姿態(tài)傳感器加速度計(jì)空速傳感器導(dǎo)航

3、子系統(tǒng)（按航線飛行）飛控子系統(tǒng)（姿態(tài)穩(wěn)定與控制）位置傳感器(GPS)高度計(jì)飛行姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)|槳內(nèi)環(huán)外環(huán)飛控計(jì)算機(jī)5.2.2 飛控系統(tǒng) 飛控全稱導(dǎo)航飛控系統(tǒng)，多軸飛行5.2.2 飛控系統(tǒng)飛控硬件 多旋翼飛控系統(tǒng)全部集成在一塊電路板上，我們稱之為飛控板。飛控板可集成全部的傳感器：3軸角速度陀螺儀、3軸加速度計(jì)、3軸磁力計(jì)、高度計(jì)、空速傳感器、GPS接收機(jī)以及計(jì)算單元。5.2.2 飛控系統(tǒng)飛控硬件 多旋翼飛控系統(tǒng)全部集5.2.2 飛控系統(tǒng)IMU慣導(dǎo)傳感器 IMU慣性導(dǎo)航傳感器是DOF（Degree Of Freedom，自由度）系統(tǒng)的核心，為多旋翼提供姿態(tài)、速度和位置等參數(shù),全稱“慣性測量單元”。是

4、測量物體三軸姿態(tài)（或角速率）以及加速度的裝置。 5.2.2 飛控系統(tǒng)IMU慣導(dǎo)傳感器 IMU慣性導(dǎo)5.2.2 飛控系統(tǒng)GPS接收機(jī) GPS接收機(jī)獲取位置信息，多軸飛行器GPS定位中，最少達(dá)到45顆星，才能夠在飛行中保證基本的安全。GPS天線應(yīng)盡量安裝在飛行器頂部。 大多數(shù)多軸飛行器自主飛行過程利用GPS實(shí)現(xiàn)位置的感知。5.2.2 飛控系統(tǒng)GPS接收機(jī) GPS接收機(jī)獲取5.2.2 飛控系統(tǒng)磁力計(jì) 磁力計(jì)為多旋翼提供角度信息，其功能等同于指南針。多軸飛行器在沒有發(fā)生機(jī)械結(jié)構(gòu)改變的前提下，如發(fā)生漂移，不能直線飛行時(shí)，通常就需要校準(zhǔn)磁羅盤。如果無人機(jī)發(fā)生遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)場，尤其是東西方向的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)場，必須校準(zhǔn)

5、磁羅盤。 5.2.2 飛控系統(tǒng)磁力計(jì) 磁力計(jì)為多旋翼提供角度5.2.2 飛控系統(tǒng)飛控軟件飛控基本情況優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)KK飛控開源，只使用三個(gè)成本低廉的單軸陀螺價(jià)格便宜，硬件結(jié)構(gòu)簡單 功能簡單，無自穩(wěn)、定高，不能姿態(tài)控制,無GPSAPM飛控開源，配有地面站軟件可實(shí)現(xiàn)自穩(wěn)、定高、姿態(tài)控制調(diào)試復(fù)雜MWC飛控開源，配有地面站軟件成本低，架構(gòu)簡單性能不及APM、PIXHawkDJI NAZA飛控不開源，穩(wěn)定，商業(yè)軟件功能全，控制穩(wěn)定價(jià)格昂貴PX4和PIXHawk開源，配有地面站軟件固件代碼結(jié)構(gòu)好，利于開發(fā)代碼不如APM成熟5.2.2 飛控系統(tǒng)飛控軟件飛控基本情況優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)KK飛控5.2.2 飛控系統(tǒng)飛控軟件5.2

6、.2 飛控系統(tǒng)飛控軟件5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng) 多旋翼無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的組成為：螺旋槳、電機(jī)、電調(diào)、電池。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng) 多旋翼無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的組成為：5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 螺旋槳時(shí)安裝在電機(jī)上為多旋翼無人機(jī)提供升力的裝置。螺旋槳是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的翼面，適用于機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)原理。產(chǎn)生升力的大小依賴于槳葉的平面形狀、螺旋槳葉迎角和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。多軸飛行器常用螺旋槳的剖面形狀凹凸型，更接近于固定翼飛機(jī)螺旋槳。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 螺旋槳時(shí)安裝在電機(jī)上為5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 當(dāng)槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳尖的線速度大于將根處的線速度，為了使從轂軸到將尖產(chǎn)生一致的升力，螺旋槳葉設(shè)計(jì)為負(fù)扭轉(zhuǎn)：槳根處迎角大

7、于槳尖處迎角，則槳根處升力系數(shù)大于槳尖處升力系數(shù)。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 當(dāng)槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳尖的線5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 多旋翼無人機(jī)一般選用兩葉槳，因?yàn)橥患芏噍S飛行器，在同樣做好動(dòng)力匹配的前提下兩葉槳的效率高。 三葉槳的動(dòng)力強(qiáng)勁，但因?yàn)樾枰窒嗟男D(zhuǎn)阻力，效率比兩葉低，兩葉槳效率高，體現(xiàn)在飛行時(shí)間上。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 多旋翼無人機(jī)一般選用兩5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 多旋翼為了抵消單個(gè)螺旋槳的反扭矩，各個(gè)槳的旋轉(zhuǎn)方向是不一樣的，所以需要正、反槳。正槳：頂視逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，用CCW表示。反槳：頂視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，用CW表示。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)螺旋槳 多旋翼為了抵消單個(gè)螺5.2.

8、3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī) 多軸飛行器動(dòng)力系統(tǒng)多為電動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)殡妱?dòng)系統(tǒng)形式簡單且電機(jī)速度響應(yīng)快。主要使用外轉(zhuǎn)子三相交流無刷同步電動(dòng)機(jī)。多軸飛行器使用的電機(jī)都是交流電機(jī)，電機(jī)通過三根線和電調(diào)連接，從電調(diào)取電，一般如果想要電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，只需要把三根線中的兩根互換一下即可。 無刷電機(jī)去除了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小。所以無刷電機(jī)的效率較有刷電機(jī)更高。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī) 多軸飛行器動(dòng)力系統(tǒng)多為電5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)4108外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)（KV480）4108：定子直徑41mm 定子高度08mm大小尺寸電壓增加1V，無刷電機(jī)每分鐘空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值KV值轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)意思為每分鐘3000轉(zhuǎn)。5

9、.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)4108外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)（KV485.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī) 電機(jī)與螺旋槳的匹配，電機(jī)、螺旋槳與多旋翼整機(jī)的匹配，都是非常復(fù)雜的問題，所以建議采用經(jīng)驗(yàn)配置。選布局選槳選電機(jī)選電調(diào)選電池；大螺旋槳用低KV電機(jī)，小螺旋槳高KV電機(jī)；小螺旋槳因?yàn)樾枰棉D(zhuǎn)速來彌補(bǔ)升力。選擇動(dòng)力冗余配置；六、八軸飛行器具有一定的冗余度，即某一個(gè)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，只需將對角電機(jī)做出類似停止，仍保留動(dòng)力完成降落或返航。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī) 電機(jī)與螺旋槳的匹配，電機(jī)5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 電子調(diào)速器ESC簡稱電調(diào)。其作用是根據(jù)飛控的控制信號，將電池的直流輸入轉(zhuǎn)變成一定頻率的交流輸出，用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。多

10、軸飛行器使用的電調(diào)通常被劃分為有刷電調(diào)和無刷電調(diào)，多軸飛行器一般使用無刷電調(diào)。 電調(diào)上最粗的紅線和黑線用來連接動(dòng)力電池；較細(xì)的白紅黑3色排線，也叫杜邦線，用來連接飛控；另一端3根單色線連接電機(jī)，如任意調(diào)換其中2根與電機(jī)的連接順序，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 電子調(diào)速器ESC簡稱電調(diào)5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 電流規(guī)格：電調(diào)上標(biāo)有“20A”字樣，意思是指電調(diào)所能承受的最大瞬間電流是20安培；一般多旋翼上我們選取懸停電流4倍到5倍規(guī)格的電調(diào)使用，這樣可以給電流留夠充足的余量。 供電能力：電調(diào)上有BEC 5V字樣，意思是指電調(diào)能從杜邦線向外輸出5V的電壓。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 電流規(guī)格

11、：電調(diào)上標(biāo)有“25.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 多軸飛行器電機(jī)與電調(diào)的匹配和測試時(shí)一大難題。因?yàn)殡娬{(diào)輸出的驅(qū)動(dòng)交流相位與電機(jī)設(shè)計(jì)如果不匹配，會造成堵轉(zhuǎn)，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。 在常規(guī)飛行和小負(fù)載情況下，很多電機(jī)與電調(diào)的不兼容表現(xiàn)不明顯。但在做大機(jī)動(dòng)外界氣流對轉(zhuǎn)速干擾過大時(shí)，或人工快速調(diào)節(jié)油門桿時(shí)，可能會出現(xiàn)問題，表現(xiàn)為瞬間一個(gè)或多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)缺相，“咻”一聲失去動(dòng)力直接炸機(jī)。 要完全杜絕和排除此類問題也比較困難，因?yàn)楝F(xiàn)有小尺度的多旋翼，幾乎100%時(shí)開環(huán)結(jié)構(gòu)，無法檢測到每個(gè)電機(jī)是否轉(zhuǎn)速正常。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 多軸飛行器電機(jī)與電調(diào)的匹5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 建議最基礎(chǔ)測試電機(jī)與電調(diào)兼容性的方案： 在地

12、面拆除螺旋槳，姿態(tài)或增穩(wěn)模式啟動(dòng)，啟動(dòng)后油門推至50%，大角度晃動(dòng)機(jī)身、快速大范圍變化油門量，使飛控輸出動(dòng)力。仔細(xì)聆聽電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)聲音，并測量電機(jī)溫度，觀察室否出現(xiàn)缺相。 在調(diào)試前，用遙控器設(shè)置電調(diào)時(shí)，需要接上電機(jī)。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電調(diào) 建議最基礎(chǔ)測試電機(jī)與電調(diào)5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 多軸飛行器使用的動(dòng)力電池一般為聚合物鋰電池。它屬于鋰離子電池的一種。 鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)： 1）電壓高，單體電池的工作電壓高達(dá)3.73.8V。 2) 循環(huán)壽命長，一般均可達(dá)到500次以上，安全性能好。 3）比能量大，材料能達(dá)到理論值88%的比容量，即同樣容量不同類型的電池，最輕的是聚合物鋰電池，同樣重量不同類型的電

13、池，容量最大的是聚合物鋰電池。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 多軸飛行器使用的動(dòng)力電池5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 電池容量：安時(shí)（Ah）或者毫安時(shí)（mAh）。如圖所示，例如，17000mAh表示以17000毫安放電，能夠持續(xù)1小時(shí)。嚴(yán)格的講，電池容量應(yīng)該以Wh表示，Ah乘以電壓就是Wh，例如，民航旅客行李中攜帶鋰電池的額定能量超過160Wh嚴(yán)禁攜帶。 5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 電池容量：安時(shí)（Ah）或5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 充、放電倍率（C數(shù)）：一般鋰聚合物電池有兩個(gè)c數(shù)，例：穿越機(jī)電池一般為5c-30c，表示最大能夠以5倍的額定電流充電，最大能夠以30倍額定電流放電。 例1：如果17000mah，

14、6s1p鋰聚合物電池以2c充電，求充電電流和充電時(shí)間？ 電流I=額定電流*充放電倍率c=17a*2c=34a 時(shí)間T=1/充放電倍率c（單位小時(shí)）=1/2h =60/充放電倍率c（單位分鐘）=60/2=30min5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 充、放電倍率（C數(shù)）：一5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 電池電壓：聚合物鋰電池單體標(biāo)稱電壓3.7V，充電后電壓可達(dá)4.2V，放電后的保護(hù)電壓3.6V。 為了能有更高的工作電壓和電量，必須對電池單體進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)電池組，電池組上：S表示串聯(lián)，P表示并聯(lián)。 3S2P字樣，代表電池組先由3個(gè)單體串聯(lián)，再將串聯(lián)后的2組并聯(lián)，3S 有11.1V。 一般鋰聚合物電池上都有2組線

15、。1組是輸出線（粗，紅黑各1根）；1組是單節(jié)鋰電引出線（細(xì)，與S數(shù)有關(guān)），用以監(jiān)視平衡充電時(shí)的單體電壓。 多軸飛行器飛行中，圖像疊加OSD信息顯示的電壓一般為電池的負(fù)載電壓。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 電池電壓：聚合物鋰電池單5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 鋰電池在使用時(shí)必須串聯(lián)才能達(dá)到使用電壓需要，因此聚合物電池需要專用的充電器，盡量選用平衡充電器。根據(jù)充電原理的不同分為串型式平衡充電器和并行式平衡充電器。并行式平衡充電器使被充電的電池塊內(nèi)部每節(jié)串聯(lián)電池都配備一個(gè)單獨(dú)的充電回路，互不干涉，毫無牽連。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)電池 鋰電池在使用時(shí)必須串聯(lián)才5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)油電混動(dòng) 為了克服電動(dòng)無人機(jī)續(xù)航

16、能力短的問題，目前市場上推出了油電混動(dòng)型的多旋翼無人機(jī)。5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)油電混動(dòng) 為了克服電動(dòng)無人機(jī)續(xù)5.2.4 鏈路系統(tǒng) 民用多旋翼無人機(jī)的通訊鏈路系統(tǒng)比較簡單，就23條鏈：遙控鏈路、數(shù)傳鏈路、圖傳鏈路。5.2.4 鏈路系統(tǒng) 民用多旋翼無人機(jī)的通訊鏈路系統(tǒng)5.2.4 鏈路系統(tǒng)遙控鏈路 遙控鏈路就是我們手里的遙控器和無人機(jī)上的遙控接收機(jī)構(gòu)成的，其為上傳的單向鏈路；我們發(fā)指令，飛機(jī)收指令；用于視距內(nèi)控制飛機(jī)。遙控器機(jī)載接收機(jī) 多軸飛行時(shí)地面人員手里拿的“控”指的就是地面遙控發(fā)射機(jī)，多軸飛行器的遙控器一般有4個(gè)及以上通道。多軸飛行器上的電信號傳播順序一般為機(jī)載遙控接收機(jī)飛控電調(diào)電機(jī)。5.2.4

17、 鏈路系統(tǒng)遙控鏈路 遙控鏈路就是我們手里5.2.4 鏈路系統(tǒng)數(shù)傳鏈路 遙數(shù)傳鏈路由筆記本連接的一個(gè)模塊和飛機(jī)上的一個(gè)模塊構(gòu)成雙向鏈路；我們發(fā)修改航點(diǎn)等指令，飛機(jī)受；飛機(jī)發(fā)位置、電壓等信息，我們收；用于視距外控制飛機(jī)。地面站機(jī)載模塊 多軸飛行器上的鏈路天線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離飛控和GPS天線安裝。5.2.4 鏈路系統(tǒng)數(shù)傳鏈路 遙數(shù)傳鏈路由筆記本連5.2.4 鏈路系統(tǒng)圖傳鏈路 圖傳鏈路由飛機(jī)上的發(fā)射模塊和地面上的接收模塊構(gòu)成的，下傳的單向鏈路；飛機(jī)發(fā)圖像，我們收圖像；用于監(jiān)控?cái)z像頭方向和效果。5.2.4 鏈路系統(tǒng)圖傳鏈路 圖傳鏈路由飛機(jī)上的發(fā)5.3 多旋翼氣動(dòng)布局 由于多旋翼的槳平面是向上安裝的，由螺旋槳直

18、接提供機(jī)體所需的升力，而螺旋槳在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候又會產(chǎn)生反扭力，使無人機(jī)的機(jī)體向螺旋槳旋轉(zhuǎn)的反向轉(zhuǎn)向，為了克服這個(gè)反扭力，設(shè)計(jì)成兩兩對應(yīng)的雙數(shù)螺旋槳結(jié)構(gòu)或者在單數(shù)螺旋槳上安裝舵機(jī)。 按照要求和使用習(xí)慣不同，多旋翼可以設(shè)計(jì)成不同的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，主要有：十字型、X字型、Y字型、H字型。5.3 多旋翼氣動(dòng)布局 由于多旋翼的槳平面是向上安裝5.3 多旋翼氣動(dòng)布局十字型 優(yōu)點(diǎn)：前后左右飛行控制比較直觀，只需改變少了電機(jī)轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)； 缺點(diǎn)：飛行正前方有螺旋槳，航拍等應(yīng)用時(shí)會造成影響。5.3 多旋翼氣動(dòng)布局十字型 優(yōu)點(diǎn)：前后左右飛行控5.3 多旋翼氣動(dòng)布局X字型 X字型4軸飛行器右前方的旋翼一般多為俯視逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

19、操縱升降和副翼時(shí)，一般會有多個(gè)電機(jī)參與，不論是操縱性還是穩(wěn)定性，都要比十字型要好。5.3 多旋翼氣動(dòng)布局X字型 X字型4軸飛行器右前5.3 多旋翼氣動(dòng)布局Y字型、H字型 缺點(diǎn)：尾旋翼需要使用一個(gè)舵機(jī)來平衡扭矩，增加了機(jī)械復(fù)雜性和控制難度。Y型 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力組較少，成本低；外形炫酷，前方視線開闊。H型 H型比較容易設(shè)計(jì)成折疊結(jié)構(gòu)，且擁有X型相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)。5.3 多旋翼氣動(dòng)布局Y字型、H字型 缺點(diǎn)：尾旋翼5.3 多旋翼氣動(dòng)布局468旋翼 單純從氣動(dòng)效率出發(fā)，旋翼越大，效率越高，同樣起飛重量的4軸飛行器比8軸飛行器的效率高，故軸數(shù)越多載重能力不一定越大。5.3 多旋翼氣動(dòng)布局468旋翼 單純從氣動(dòng)效5.

20、4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式無邊框常規(guī)固定式簡單實(shí)用，強(qiáng)度好且質(zhì)量輕；螺旋槳無保護(hù)，不夠安全；腳架影響機(jī)載設(shè)備視線。帶邊框常規(guī)固定式防止磕碰提高安全性；增加重量，減少航時(shí)。5.4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式無邊框常規(guī)固定式簡單實(shí)用，強(qiáng)度好且質(zhì)5.4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式穿越式追求速度多采用H型氣動(dòng)布局；動(dòng)力強(qiáng)，機(jī)身小巧；多數(shù)無腳架，安裝前置攝像頭。手動(dòng)水平垂直變現(xiàn)式便于存儲與運(yùn)輸5.4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式穿越式追求速度多采用H型氣動(dòng)布局5.4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式自動(dòng)腳架收放式改善機(jī)載設(shè)備視野；減小阻力，增加抗風(fēng)性；但會有小幅重量增加。自動(dòng)整體變形式飛行中完成整體變形；支臂變形到最下方就是腳架；支臂變形到最上方改善機(jī)載設(shè)備視野。5

21、.4 多旋翼結(jié)構(gòu)形式自動(dòng)腳架收放式改善機(jī)載設(shè)備視野；自動(dòng)5.5 多旋翼的運(yùn)動(dòng) 旋翼的運(yùn)動(dòng)模式主要有：垂直上升下降運(yùn)動(dòng)；繞多軸飛行器橫軸俯仰運(yùn)動(dòng)；繞多軸飛行器縱軸滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；繞多軸飛行器立軸偏航運(yùn)動(dòng)。 對于多軸飛行器而言，旋翼既是升力面又是縱橫向和航向的操縱面，旋翼所有的運(yùn)動(dòng)都是通過改變旋翼速度來實(shí)現(xiàn)。5.5 多旋翼的運(yùn)動(dòng) 旋翼的運(yùn)動(dòng)模式主要有：垂直上升5.5.1 垂直運(yùn)動(dòng) 通過控制四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生升力實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)或者懸停，且四個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速必須一致。5.5.1 垂直運(yùn)動(dòng) 通過控制四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生升力5.5.2 俯仰運(yùn)動(dòng) 多旋翼無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)和固定翼的俯仰運(yùn)動(dòng)不同。固定翼無人機(jī)機(jī)頭下俯，飛機(jī)向

22、下飛行，機(jī)頭上仰，飛機(jī)向上飛行。而多旋翼在做俯仰運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，機(jī)頭下俯，飛機(jī)向前飛行，機(jī)頭上仰 ，飛機(jī)向后飛行。 橫軸前后側(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)速不同，可實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。如實(shí)現(xiàn)向后移動(dòng)則橫軸前側(cè)的螺旋槳加速，橫軸后側(cè)的螺旋槳減速。5.5.2 俯仰運(yùn)動(dòng) 多旋翼無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)和固定翼5.5.3 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 和多旋翼無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)類似，多旋翼也可以實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)向左滾轉(zhuǎn)時(shí)飛機(jī)向左平移，向右滾轉(zhuǎn)時(shí)飛機(jī)向右平移。 縱軸左右側(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)速不同，可實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如實(shí)現(xiàn)向左移動(dòng)則縱軸右側(cè)的螺旋槳加速，縱軸左側(cè)的螺旋槳減速。 5.5.3 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 和多旋翼無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)類似，5.5.4 偏航運(yùn)動(dòng) 多旋翼無人機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)

23、指的是機(jī)頭方向的改變。 多軸飛行器的旋翼旋轉(zhuǎn)方向一般為俯視多軸飛行器兩兩對應(yīng)，相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向則相反，當(dāng)轉(zhuǎn)速一致時(shí)，可抵消反扭力矩。如：四旋翼飛行器上螺旋槳兩兩相對應(yīng)。當(dāng)相對的2個(gè)槳加速，另2個(gè)槳減速，反扭力矩不平衡，飛機(jī)改變航向。 5.5.4 偏航運(yùn)動(dòng) 多旋翼無人機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)指的是機(jī)5.6 典型應(yīng)用多旋翼無人機(jī)應(yīng)用軍事應(yīng)用航拍航測農(nóng)林植保線路巡檢貨物運(yùn)輸通信中繼5.6 典型應(yīng)用多旋翼無人機(jī)應(yīng)用軍事應(yīng)用航拍航測農(nóng)林植保線5.6.1 航拍航測 航拍：又稱航空攝影，記錄拍攝對象及其所在地理環(huán)境的外部信息；航測，又稱攝影測量與遙感，獲取有關(guān)目標(biāo)的時(shí)空信息。航拍多為影視服務(wù)，航測多為地理信息服務(wù)；航拍

24、多使用攝像機(jī)，航測多使用高性能照相機(jī)；航拍多搭載3軸穩(wěn)定云臺，航測多搭載對地正式云臺；5.6.1 航拍航測 航拍：又稱航空攝影，記錄拍攝對5.6.1 航拍航測相對于傳統(tǒng)航拍，多旋翼航拍有以下優(yōu)勢：成本低很多?？焖俦憬?。安全高效。多旋翼航拍任務(wù)系統(tǒng)多旋翼航拍系統(tǒng)的任務(wù)設(shè)備就是云臺與拍攝器材。5.6.1 航拍航測相對于傳統(tǒng)航拍，多旋翼航拍有以下優(yōu)勢：5.6.1 航拍航測云臺3軸穩(wěn)定云臺： 3軸穩(wěn)定云臺接入無人機(jī)機(jī)位置姿態(tài)信息，通過3個(gè)力矩電機(jī)調(diào)整，保持航拍畫面的姿態(tài)基準(zhǔn)，這就是云臺的穩(wěn)定。云臺是航拍設(shè)備的增穩(wěn)和操縱裝置。姿態(tài)角補(bǔ)償 航向角影響最大。位移補(bǔ)償 飛行器速度的影響； 風(fēng)速的影響。5.6.

25、1 航拍航測云臺3軸穩(wěn)定云臺： 3軸穩(wěn)定云5.6.1 航拍航測攝影器材攝影器材： 多旋翼作為流行的微型拍攝器材：GoPro Hero3/Hero4運(yùn)動(dòng)相機(jī)。飛行速度影響航拍設(shè)備曝光，速度越快，需提高曝光度，保證正常曝光；拍攝夜景時(shí)，降低飛行速度，保證正常曝光；航拍過程中，為了保證畫面明暗穩(wěn)定，相機(jī)盡量設(shè)定為ISO固定。5.6.1 航拍航測攝影器材攝影器材： 多旋翼作為5.6.1 航拍航測果凍效應(yīng) 針對拍攝快速移動(dòng)物體產(chǎn)生的變形叫果凍效應(yīng)。數(shù)碼相機(jī)有兩種快門：卷簾快門和全局快門。如果被拍攝無人機(jī)相當(dāng)相機(jī)告訴運(yùn)動(dòng)，用卷簾快門拍攝，逐行掃描速度不夠，就會產(chǎn)生果凍效應(yīng)。另，拍攝物體或平臺高頻振動(dòng)，傳遞到攝像機(jī)也會產(chǎn)生果凍效應(yīng)，此時(shí)應(yīng)改善云臺和電機(jī)的減震性能。5.6.1 航拍航測果凍效應(yīng) 針對拍攝快速移動(dòng)物體5.6.1 航拍航測作業(yè)方式多旋翼航拍作業(yè)形式直線飛行斜線飛行定點(diǎn)懸停跟隨拍攝定點(diǎn)繞飛航線繞行技巧：點(diǎn)半徑畫圓飛行時(shí)，邊繞圈邊上升能得