如何控制多轴无人机保持悬停

如何控制多轴无人机保持悬停？~

自动悬停是指：将无人机固定在人们所预设的水平位置与高度位置上，实质是一组三维座标。无人机的高度一般情况下，是通过气压计和超声波传感器来进行测量，而所处的水平位置的座标则由GPS模块来确定。
与此同时，GPS也可以提供高度信息，但对于现代社会主流的无人机来说，专家们更偏爱于使用气压计，原因就是低成本的GPS的数据刷新率比较低，在无人机高速运动的时候，如果出现数据滞后会导致无人机从高处跌落，造成经济损失。
除此之外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU，即惯性测量单元，它的实质就是使用一组陀螺仪＋加速度计传感器，来识别自身的飞行状态和相对位移。
无人机一般情况下，是利用智能调节系统消除外界干扰的，当无人机通过各种传感器知道自己所处的水平与高度位置之后，无人机要怎么样使自己悬停在这个预设的位置上呢？方法其实就是一套负反馈自动控制系统的装置来实现的。
具体例子：在GPS模式中，当无人机因为各种原因受到外界影响时，无人机的高度就会有降低或者升高的趋势，此时，控制单元就会通过调节马达的功率来进行反方向的运动补偿；若无人机出现了有被风横向吹离悬停位置的趋势时，无人机的控制单元也可以通过启动侧飞模式，使反应抵消，即使这些反应都是比较快的，但是只要外界影响不是特别大（因为现在的专业多轴无人机一般能够抵抗四级风），专业的无人机都能够应付，呈现出来的景象就是它稳稳地定在那里没有发生移动。

这个一句两句说不清楚，首先多轴飞行器有3个运动轴立轴横轴纵轴，6个自由度，前后左右上下，保证不自转是相邻两个轴旋转方向相反来抵消反扭矩，保持自稳悬停是飞控计算陀螺仪，角速度传感器，gps，加速度计等等传感器的数据后来控制电调再控制电机转速来调整飞行姿态的，移动时比如向前移动就是横轴后边两个电机加速飞机姿态变为后边高前边低，桨叶气流向斜后方吹飞机获得前进的动力。

自动悬停的意思就是将无人机固定在预设的高度位置与水平位置上，其实也就是一组三维座标。高度一般来说是通过超声波传感器（测量与地面的距离，比较少见）或者是气压计（高度会影响大气压的变化）来测量的，而水平位置的座标则由GPS模块来确定。

当然，GPS也可以提供高度信息，但对于主流的无人机来说，更倾向于使用气压计，因为低成本的GPS的数据刷新率太低，在高速运动的时候数据滞后会导致无人机高度跌落。

除了GPS模式来定位外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU（惯性测量单元，实际上就是一组陀螺仪+加速度计传感器）来识别自身的飞行状态和相对位移。

扩展资料：

工作流程

(1)开始界面：快捷实现任务的规划，进入任务监控界面，实现航拍任务的快速自动归档，各功能划分开来，实现软件运行的专一而稳定。

(2)航前检查：为保证任务的安全进行，起飞前结合飞行控制软件进行自动检测，确保飞机的GPS、罗盘、空速管及其俯仰翻滚等状态良好，避免在航拍中危险情况的发生。

(3)飞行任务规划：在区域空照、导航、混合三种模式下进行飞行任务的规划。

(4)航飞监控：实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态，便于操作人员实时判断任务的可执行性，进一步保证任务的安全。

(5)影像拼接：航拍任务完成后，导航航拍影像进行研究区域的影像拼接。

参考资料来源：百度百科-无人机

自动悬停的就是将无人机固定在预设的高度位置与水平位置上，也就是一组三维座标，空间中只有三维才能定位。然而，无人机是如何知道自己的位置的呢？说起来也很简单，高度一般是通过超声波传感器（测量与地面的距离）或者是气压计（高度会影响大气压的变化）来测量的，而水平位置的座标则由GPS模块来确定。当然，GPS也可以提供高度信息，但对于主流的无人机来说，更倾向于使用气压计，因为低成本的GPS的数据刷新率太低，在高速运动的时候数据滞后会导致无人机高度跌落。除了GPS模式来定位外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU（惯性测量单元，实际上就是一组陀螺仪+加速度计传感器）来识别自身的飞行状态和相对位移，凭借飞控员的手动操作，让它到达预定位置进行悬停。在室内GPS信号不好的情况下，还可以通过摄像头进行“视觉定位”实现无人机的自动悬停。（劲鹰无人机）

飞行器起飞后在GPS信号良好的环境下及满足下视视觉系统正常工作的环境下（P3系列除外但包含SE），无须打杆即可实现悬停。

自动悬停是指：将无人机固定在人们所预设的水平位置与高度位置上，实质是一组三维座标。无人机的高度一般情况下，是通过气压计和超声波传感器来进行测量，而所处的水平位置的座标则由GPS模块来确定。

与此同时，GPS也可以提供高度信息，但对于现代社会主流的无人机来说，专家们更偏爱于使用气压计，原因就是低成本的GPS的数据刷新率比较低，在无人机高速运动的时候，如果出现数据滞后会导致无人机从高处跌落，造成经济损失。

除此之外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU，即惯性测量单元，它的实质就是使用一组陀螺仪＋加速度计传感器，来识别自身的飞行状态和相对位移。

自动悬停的意思就是将无人机固定在预设的高度位置与水平位置上，其实也就是一组三维座标。不过，无人机是如何知道自己的位置的呢？其实说起来也很简单，高度一般来说是通过超声波传感器（测量与地面的距离，比较少见）或者是气压计（高度会影响大气压的变化）来测量的，而水平位置的座标则由GPS模块来确定。
当然，GPS也可以提供高度信息，但对于主流的无人机来说，更倾向于使用气压计，因为低成本的GPS的数据刷新率太低，在高速运动的时候数据滞后会导致无人机高度跌落。
除了GPS模式来定位外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的IMU（惯性测量单元，实际上就是一组陀螺仪+加速度计传感器）来识别自身的飞行状态和相对位移。

【智能调节系统消除外界干扰】
通过各种传感器知道自己的高度与水平位置之后，无人机要如何悬停在这个预设的位置上呢？这其实就是一套负反馈自动控制系统（意思就是偏离预设值就自动调整回来）。
以GPS模式为例，当无人机受到外界影响，高度有升高或者降低的趋势时，控制单元就调节马达的功率进行反方向运动补偿；如果无人机有被风横向吹离悬停位置的趋势，控制单元可以启动侧飞模式与之抵消——这些反应都是比较快的，只要外界影响不是大得离谱（专业多轴无人机一般抗四级风没有问题），专业的无人机都可以应付，你所看到的就是它稳稳地定在那里没有动。
无人机得以悬停依靠哪些模块，一直都比较让大家困惑，无意间看到这篇文章，转载与大家共勉。

在天气不是很好，GPS搜星困难的时候，姿态模式就派上用场了。依靠无人机内部的IMU单元，系统可以识别当前的飞行姿态，进行自动平衡补偿，同样可以实现高度和水平位置的锁定。

【无人机悬停精度如何？】
一般来说，万元以下的发烧玩家级无人机可以实现误差在垂直0.8米、水平2.5米精度范围内自动悬停，其他机型的悬停精度在产品参数表中都有标明。当然，这个级别的无人机也具备“专家模式”，你可以通过手动来进行高精度的微调。2000元级的无人机也有带GPS系统的机型，可以实现智能悬停，当然稳定性会比发烧级要差一些；800～1000元级别的机型，一般还是可以依靠IMU单元来实现悬停，精度和稳定度则更差一些；至于更入门的娱乐机型——就只能靠你灵巧的双手来稳住了。

大疆的“悟”系列可以在没有GPS信号的室内通过“视觉定位”实现定点悬停
无人机得知道自己在三维空间里的坐标，也就是知道自己在哪儿，才能找到需要悬停的位置，而这个坐标是靠GPS、气压计或者是超声波传感器、摄像头来实现的。GPS就很好理解了，大家都用过手机的GPS导航，无人机也一样，可以方便地通过GPS读数来了解自己所处的水平坐标。
除了水平坐标，还需要一个高度值才能确定无人机悬停的位置。虽然GPS也可以读取高度参数，但数据刷新率不够理想，可能会导致无人机高度掉落，所以现在专业无人机一般都采用气压计来读取高度参数（原理很简单，大气压是随高度变化而变化的）。
剩下的事就交给飞控了，它会通过负反馈（高了就调低，远了就调近）的自动控制方式来让无人机稳定在预设的坐标点上进行悬停。
另外，如果没有GPS信号（天气不好，搜不到卫星的情况也比较常见），无人机也可以依靠自身的IMU（惯性单元）来实现姿态飞控模式，凭借飞控员的手动操作，让它到达预定位置进行悬停。大疆的“悟”系列高端产品在没有GPS信号的室内可以通过超声波传感器和摄像头进行“视觉定位”，在同类产品中比较突出。
而悬停精度方面，像大疆精灵2这类产品水平精度可达2.5m，垂直精度可达0.8m（最高端的“悟”系列也只是把垂直精度提升到了0.5m）
超声测距

通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2)
超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物 位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移 动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类:一 类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生 的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
GPS如何定位水平位置和垂直高度？
GPS定位，实际上就是通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。

如上图所示，图中的GPS接收器为当前要确定位置的设备，卫星1、2、3、4为本次定位要用到的四颗卫星:

Position1、Position2、Position3、Position4分别为四颗卫星的当前位置（空间坐标），已知d1、d2、d3、d4分别为四颗卫星到要定位的GPS接收器的距离

1.位置信息从哪里来？

实际上，运行于宇宙空间的GPS卫星，每一个都在时刻不停地通过卫星信号向全世界广播自己的当前位置坐标信息。任何一个GPS接收器都可以通过天线很轻松地接收到这些信息，并且能够读懂这些信息（这其实也是每一个GPS芯片的核心功能之一）。这就是这些位置信息的来源。
2.距离信息从哪里来？我们已经知道每一个GPS卫星都在不辞辛劳地广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳。GPS接收器收到数据包后，用当前时间（当前时间当然只能由GPS接收器自己来确定了）减去时间戳上的时间，就是数据包在空中传输所用的时间了。
知道了数据包在空中的传输时间，那么乘上他的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，也就是该卫星到GPS接收器的距离了。数据包是通过无线电波传送的，那么理想速度就是光速c，把传播时间记为Ti的话，用公式表示就是：
di=c*Ti(i=1,2,3,4);这就是di(i=1,2,3,4)的来源了。
3、为什么需要4颗卫星
从理论上来说，以地面点的三维坐标（N，E，H）为待定参数，确实只需要测出3颗卫星到地面点的距离就可以确定该点的三维坐标了。但是，卫地距离是通过信号的传播时间差Δt乘以信号的传播速度v而得到的。其中，信号的传播速度v接近于真空中的光速，量值非常大。因此，这就要求对时间差Δt进行非常准确的测定，如果稍有偏差，那么测得的卫地距离就会谬以千里。而时间差Δt是通过将卫星处测得的信号发射时间tS与接收机处测得的信号达到的时间tR求差得到的。其中，卫星上安置的原子钟，稳定度很高，我们认为这种钟的时间与GPS时吻合；接收机处的时钟是石英钟，稳定度一般，我们认为它的时钟时间与GPS时存在时间同步误差，并将这种误差作为一个待定参数。这样，对于每个地面点实际上需要求解就有4个待定参数，因此至少需要观测4颗卫星至地面点的卫地距离数据。
气压计测量高度原理：

工作原理是将输入信号（压力）转换为电阻变化，即通过惠斯登电桥架构的压阻式压力传感器感应施加在薄隔膜上的压力。压力传感器的一个重要参数是灵敏度，高分辨率的小型压力传感器使得气压计/高度计应用得以在移动终端中实现，比如在导航仪上面，可以通过高度计能够准确判断出位置是在桥上还是桥下

惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)是用于精确测量中值电阻(10—105W)的测量装置。最简单直接的测量电阻的方法是伏安法。用伏安法测量电阻时，通过测出流经电阻 R 的电流 I 和电阻两端的电位差 V ，依据欧姆定律 R=V/I 即可求出被测电阻值。但这种方法存在较大的测量误差。由于电表本身具有内阻，不论采用电流表内接还是外接，都不能同时准确测出流经电阻的电流 I 和电阻两端的电位差 V ，因而不可避免地存在线路本身的缺陷带来的误差，这个误差被称为电表的接入误差。电表的接入误差是一个可定系统误差，如果我们能够事先确定电流表或电压表的内阻，就可以通过加修正值的办法消除此误差。然而，伏安法测量中使用的电流表和电压表精度都不可能很高(电表的准确度等级最高为0.1级)，由仪器误差限制带来的测量不确定度是无法减小的。举例来说，如果电流表和电压表都是0.5级，被测电流和电压都是接近电表量程的二分之一，仅由于电表准确度等级限制带来的测量误差便可能达到1.5%。
用电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥(Kelvin Bridge)，适用于测量低电阻（10-6—10W）。由于电桥测量法比较灵敏、精确、使用方便，它已被广泛地应用于电工技术和非电量的电测法等方面。

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辉县市17378471602： 无人机起飞后无人机怎么才能在空中悬停一动不动,我的为什么在空中前后左右移动 - ？
邰养五福： 无人机空中悬停,如果无风会左右移动,说明无人机性能较差.

辉县市17378471602： 四轴飞行器怎么弄悬停我这个没有专门悬停的按钮,只有上升下降左侧飞右侧飞前进后退左转右转,到底怎么弄啊上网又搜不到 ？
邰养五福： 使用说明书会有的.如没有,可以换控制器或找懂电控的人增加悬停按钮. 先试试把控制器的上升按钮和下降按钮同时按下去,如飞行器发抖说明没那个飞行控制软件,就别瞎忙了. 悬停需要有软件来锁定高度速度方向,没相应软硬件弄不了. 第一次追答的把上升下降一起按下去实在飞行器上挂个重物,不要让飞行器飞高了,只是一个测试,如发抖,请考虑两次追答的.

辉县市17378471602： 怎么实现四轴飞行器的悬停? - ？
邰养五福： 飞控需要有自稳+GPS+定高功能.调试好可实现短时间定点脱控悬停.如果只有自稳,须大量练习,靠操作者手法悬停(不推荐用于航拍)

辉县市17378471602： 为什么说悬停控制四轴飞行器中最困难的部分? - ？
邰养五福： 当然是用操作杆控制了! 操作杆往上推的行程越大, 四轴飞行器就往上升的越快...! 当达到你需高度后, 操作杆微微往下收一点, 立可悬停...! 切勿猛收操作杆, 否则,四轴飞行器会快速下坠! 操纵要领: 控制操作杆的动作柔和一些...!

辉县市17378471602： 无人机遥控起飞怎么操作? - ？
邰养五福： 起飞之后在一米左右的高度悬停,完全松开遥控器的摇杆,观察无人机的偏移方向.然后降落,依照附带的说明书指示,对无人机进行调节.然后再起飞悬停观察.反复几次,直到你不给任何输入,无人机也能够在空中稳定悬停. “稳定”指的不是在空中完全一动不动,而是指无人机每秒的涨落幅度在5厘米以内.新手常犯的错误是过度补偿(overcompensate),即油门推得太大,导致起飞过快,然后又一下子松开摇杆,导致下落的速度太快,甚至碰到了地面.正确的做法是缓慢地给油门,让飞行器慢慢达到平衡状态. 另一个常见的错误是在要撞上东西之前持续给油门,这样其实很不好.如果感觉快要撞上障碍物了,正确的做法是把油门推到0,让无人机轻轻地自己掉下来.

辉县市17378471602： 无人机悬停时间和什么因素有关系 - ？
邰养五福： 无人机悬停和环境因素,飞控都是有关系的.像大疆的飞控就做的非常好,最近新出的精灵3一体机,它是可以使用GPS模式或视觉定位系统以实现飞行器的精确悬停.

辉县市17378471602： 大疆s800六轴航拍无人机是双控还是单控 - ？
邰养五福： 单控.目前大疆支持双控的只有”悟“inspire 双控版, 双控模式下,可通过从遥控器方便得控制云台做俯仰、水平和横滚动作,可让飞手专注于飞行. 目前消费级无人机做得最好的是DJI(大疆创新).旗下的消费级无人机在全球市场上的占有...

辉县市17378471602： 四轴飞行器遥控器的功能以及使用方法是什么? - ？
邰养五福： 分析如下: 1、起飞操作: (1)打开遥控器的电源,遥控器的指示灯会开始闪亮,这时要将油门先推至最大控制行程,再退回最底位,指示灯就会变为常亮.遥控器就可以正常遥控了. (2)将电池安装到飞行器的电池架上.接通飞行器上的电...

辉县市17378471602： 大疆2飞机悬停不了不受控制是怎么回事 - ？
邰养五福： 当精灵处于自动返航的状态下,你是控制不了飞机的,你需要来回拨动几下S1,这样就能抢回控制权用遥控器来控制飞机了.

辉县市17378471602： 遥控双通道直升机怎么在不用遥控器的情况下悬停?？
邰养五福： 把飞机拆了,取出电路板,把马达的、电池的插头把掉,将两个 马达的两根导线连接好电池,(连接点最好加一个开关),电路板不用管,这样 遥控飞机 就会变成电动飞机了,但就不能遥控了,任飞机飞行.........直到没电.........