Davidac Lee 發表於 2020-07-12 11:07:24
與無人駕駛技術所關注的車輛定位不同，無人機的位置必須用 x，y 和 z 三個坐標才能確定，而且還需要關注飛行姿態的問題。鍾德夫在之前的文章《入門大疆 SDK 開發前，你需要了解這些…》提及到：
無人機 app 的開發是面向三維的開發，了解空間坐標系系統（負責定位），及 Roll、Pitch 和 Yaw 的原理（負責移動）將會對開發很有幫助。
所以今天就為大家整理一下涉及到飛行控制的一些概念：
飛行器朝向和運動方向
對於高度對稱的多軸無人機來說，搞清楚飛行器的機頭方向是控制其運動向量的重要概念。以大疆的飛行器為例，飛行器啟動後，我們可以根據 LED 指示來判斷機頭方向（紅燈常亮代表機頭方向），另外也可以根據 DJI Go （4） 界面裡的姿態球功能來判斷機頭方向和運動狀態。
姿態球顯示飛機的姿態變化、相對位置和機頭轉向：
1、飛機向前飛行時，藍色水平面相應上升。
2、飛機向後飛行時，藍色水平面相應下降。
3、飛機向右飛行時，藍色水平面朝右側傾斜。
4、飛機向左飛行時，藍色水平面朝左側傾斜。
5、飛機旋轉機頭時，紅色飛機相應旋轉，尖角方向為機頭方向
6、姿態球中紅色飛機機頭方向有一束綠光，表示相機鏡頭朝向
7、姿態球中心表示遙控器所在位置，一束白光為遙控器朝向
三維坐標系統
在我們地球的三維空間，我們通常用 3 個軸的矢量位移來描述一個物體在三維空間的運動和位置，這三個軸通常表示為 x（經度），y（緯度）和 z（高度）。而圍繞這 3 個軸的轉動所引起三種不同的運動被稱為Roll， Pitch 和 Yaw。
飛行器的移動指令
Roll – 以 x 軸為軸心進行旋轉，形成左右「失衡」的傾角
Pitch – 以 y 軸為軸心進行旋轉，形成前後「翹動」的傾角
Yaw – 以 z 軸為軸心進行旋轉，產生機頭朝向變化的傾角
Roll，Pitch 和 Yaw 的移動都由飛手通過對控制器上的 4 個油門進行操作而完成。每種移動的快慢都可以通過改變對相應的油門大小來完成。圖例如下，紅色代表機頭方向：
飛行器的飛行原理
多旋軸飛行器的各種運動都是通過改變電機轉速（增減油門）來實現的，電機會帶動各軸上的螺旋槳旋轉從而產生升力，在同一個軸坐標中（如 x 軸），當其中一側的螺旋槳升力大於另外一側，飛行器就會朝升力較大的一側飛行。
上面所介紹的 3 個移動指令形成的傾角，其實就代表著原本懸停在半空中的飛行器上各螺旋槳升力的變化，因此：
Roll 指令形成的傾角會產生左/右飛行的效果
Pitch 指令形成的傾角會產生前進/後退飛行的效果
Yaw 指令則基於飛行器中心點改變旋轉機頭的朝向
小結
要真正理解底層的飛行原理，那是一門機械控制和空氣動力學混合的學科，這裡就不加贅述了。但無論是普通飛行還是基於飛行器做開發，掌握一定的基礎知識還是有助於理解和掌握飛行器的飛行狀態，能在一定程度上降低「提控回家」的概率。
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