现在无人机成为了展会最大的抢手之一，大疆（DJI）、Parrot、3D Robotics、AirDog等闻名无人机公司都有展现他们的最新产品。乃至是英特尔、高通的展位上展出了通讯功用强壮、能够主动避开障碍物的飞翔器。无人机在2015年现已迅速地成为现象级的抢手产品，乃至咱们之前都没有来得及细细研讨它。与固定翼无人机比较，多轴飞翔器的飞翔愈加安稳，能在空中悬停。主机的硬件结构及规范的遥控器的结构图如下图。
四轴飞翔器体系解析图
遥控器体系解析图
以上仅仅规范产品的解剖图，有些愈加高档的如针对航模本站和航拍用户们的无人机体系，还会要求有云台、摄像头、视频传输体系以及视频接纳等更多模块。
飞控的大脑：微操控器
在四轴飞翔器的飞控主板上，需求用到的芯片并不多。现在的玩具级飞翔器还仅仅简略地在空中飞翔或逗留，只需能够接纳到遥控器发送过来的指令，操控四个马达带动桨翼，基本上就能够完成飞翔或悬停的功用。意法半导体高档商场工程师介绍，无人机/多轴飞翔器首要部件包含飞翔操控以及遥控器两部分。其间飞翔操控包含电调/马达操控、飞机姿势操控以及云台操控等。现在干流的电调操控方法首要分红BLDC方波操控以及FOC正弦波操控。
新唐的MCU担任人表明： 多轴飞翔器由遥控， 飞控，动力体系， 航拍等不同模块构成， 依据不同等级产品的需求，会选用到不同CPU内核。例如小四轴的飞翔主控， 因功用单纯， 体积小， 有必要一起整合遥控接纳， 飞翔操控及动力驱动功用；中高阶多轴飞翔器则选用内建 DSP 及浮点运算单元的， 担任飞翔主控功用，驱动无刷电机的电调（ESC）板则选用MINI5系列规划。低阶遥控器运用 SOP20 封装的4T 8051 N79E814；中高阶遥控器则选用Cortex-M0 M051系列。别的， 内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则使用于2.4G及5.8G的航拍体系。
在飞控主板上，现在操控和处理用得最多的仍是MCU而不是CPU。因为关于飞翔操控方面首要都是浮点运算，简略的ARM Cortex-M4内核32位MCU都能够很好的满意。有的传感器MEMS芯片中现已集成了DSP，与之调配的话，愈加简略的8位单片机也能够做到。
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高通和英特尔推的飞控主芯片
CES上咱们看到了高通和英特尔展现了功用更为丰厚的多轴飞翔器，他们选用了比微操控器（MCU）更为强壮的CPU或是ARM Cortex-A系列处理器作为飞控主芯片。例如，高通CES上展现的Snapdragon Cargo无人机是根据高通Snapdragon芯片开宣布来的飞翔操控器，它有无线通讯、传感器集成和空间定位等功用。Intel CEO Brian Krzanich也亲安闲CES上演示了他们的无人机。这款无人机选用了“RealSense”技能，能够建起3D地图和感知周围环境，它能够像一只蝙蝠相同飞翔，能主动避免障碍物。英特尔的无人机是与一家德国工业无人机厂商Ascending Technologies合作开发，内置了高达6个英特尔的“RealSense”3D摄像头，以及选用了四核的英特尔凌动（Atom）处理器的PCI-express定制卡，来处理间隔远近与传感器的实时信息，以及怎么避免近间隔的障碍物。这两家公司在CES展现如此强壮功用的无人机，一是看好无人机的商场，二是美国行将推出相关法规，对无人机的飞翔将有严厉的管控。
此外，活泼在在机器人商场的欧洲处理器厂商XMOS也表明现已进入到无人机范畴。XMOS公司商场营销和事务拓宽副总裁Paul Neil博士表明，XMOS的xCORE多核微操控器系列已被一些无人机/多轴飞翔器的OEM客户选用。在这些体系中，XMOS多核微操控器既用于飞翔操控也用于MCU内部通讯。
Paul Neil说：xCORE多核微操控器具有数量在8到32个之间的、频率高达500MHz 的32位RISC内核。xCORE器材也带有Hardware Response I/O接口，它们可供给杰出的硬件实时I/O功用，一起随同很低的推迟。“这种多核解决计划支撑彻底独登时履行体系操控与通讯使命，不发生任何实时操作体系（RTOS）开支。xCORE微操控器的硬件实时功用使得咱们的客户能够完成十分精确的操控算法，一起在体系内无颤动。xCORE多核微操控器的这些长处，正是招引比方无人机/多轴飞翔器这样的高可靠性、高实时性使用用户的要害之处。”
多轴飞翔器需求用到四至六颗无刷电机（马达），用来驱动无人机的旋翼。而马达驱动操控器便是用来操控无人机的速度与方向。原则上一颗马达需求装备一颗8位MCU来做操控，但也有一颗MCU操控多个BLDC马达的计划。
多轴无人机的EMS/传感器
某无人机计划商总司理以为，现在业界的玩具级飞翔器，尽管大部分从三轴晋级到了六轴MEMS，但一般选用的都是消费类产品如平板或手机上较常用的价格灵敏型类型。在专业航拍以及专为航模本站开发的中高端无人机上，则会用到质量更为价格更高的传感器，以确保无人机更为安稳、安全的飞翔。
这些MEMS传感器首要用来完成飞翔器的平稳操控和辅佐导航。飞翔器之所以能悬停，能够做航拍，是因为MEMS传感器能够检测飞翔器在飞翔过程中的俯仰角和滚转角改变，在检测到视点改变后，就能够操控电机向相反的方向滚动，从而到达安稳的作用。这是一个典型的闭环操控体系。
至于用MEMS传感器丈量视点改变，一般要挑选组合传感器，既不能单纯依靠加速度计，也不能单纯依靠陀螺仪，这是因为每种传感器都有必定的局限性。比方说陀螺仪输出的是角速度，要经过积分才干取得视点，可是即便在零输入状况时，陀螺依然是有输出的，它的输出是白噪声和慢变随机函数的叠加，受此影响，在积分的过程中，必然会引入累计差错，积分时刻越长，差错就越大。这就需求加速度计来校对陀螺仪，因为加速度计能够使用力的分化原理，经过重力加速度在不同轴向上的重量来判别倾角。因为没有积分差错，所以加速度计在相对停止的条件下能够校对陀螺仪的差错。但在运动状况下，加速度计输出的可信度就要下降，因为它丈量的是重力和外力的合力。较常见的算法便是使用互补滤波，结合加速度计和陀螺仪的输出来算出视点改变。
ADI亚太区微机电产品商场和使用司理表明，ADI产品首要的优势便是在各种恶劣条件下，均可取得高精度的输出。以陀螺仪为例，它的抱负输出是只呼应角速度改变，但实际上受规划和工艺的约束，陀螺对加速度也是灵敏的，便是咱们在陀螺仪数据手册上常见的deg/sec/g的目标。关于多轴飞翔器的使用来说，这个目标尤为重要，因为飞翔器中的马达一般会带来较激烈的振荡，一旦减震操控欠好，就会在飞翔过程中发生很大的加速度，那必然会带来陀螺输出的改变，从而引起视点改变，马达就会误动作，最终给终端用户的直观感觉便是飞翔器并不平稳。
除此之外，在某些状况下，假如飞翔器忽然转弯，可能会形成输入转速超越陀螺仪的测验量程，抱负状况下，陀螺仪的输出应该是饱满输出，待转速康复到陀螺仪量程规模后，陀螺仪再正确反响实时的角速度改变，但有些陀螺仪确不是这样，一旦输入超越量程，陀螺便会发生震动输出，给出彻底过错的角速度。还有某些状况下，飞翔器会遭到较大的加速度冲击，抱负状况陀螺仪要尽量按捺这种冲击，ADI的陀螺仪在规划的时分，也充沛考虑到这种状况，使用双核和四核的机械结构，选用差分输出的原理来按捺这种“共模”的冲击，精确丈量“差模”的角速度改变。但某些陀螺仪在这种状况下会发生十分大过错输出，乃至是发生震动输出。
“关于飞翔器来说，最重要的一点便是安全，不管它的硬件规划仍是软件规划，都要首要确保安全，然后才是极致的用户体会。”
“未来飞翔器上的MEMS产品也会向集成化方向开展，比方3轴加速度加上3轴陀螺仪的集成产品，乃至是SOC，把处理器也集成进去，直接供给视点输出供后端处理器调用。因为飞翔器的使用场景一般都是野外，客户必然会做全温规模内的温度补偿，而在出厂前就对MEMS产品做好了全温规模内的温补，或者是规划超级低温漂的传感器，都会是MEMS产品在这一范畴的开展方向。当然可靠性依然是最重要的目标。”他以为。
跟着无人机的功用不断添加，GPS传感器、红外传感器、气压传感器、超声波传感器越来越多地被用到无人机上。计划商现已在使用红外和超声波传感器来开宣布可主动避撞的无人机，以满意将来相关法规的要求。集成了GPS传感器的无人机则能够完成一键归航功用，避免无人机飞翔丢掉。而内置了GPS功用的无人机，能够在软件中设置挨近机场或航空约束的灵敏地址，不让飞机起飞。
