无人机是多种技术的融合,我们平时都是购买品牌的无人机产品,这些无人机功能丰富,性能稳定,只需要购买后,按照说明书操作,大多数可以轻松上手。
但是在一些情况下,我们需要自己组装无人机,比如需要学习无人机的工作原理,竞技比赛,需要对无人机功能进行改装等。自己组装无人机有更大的灵活性,也可以体会到其中的乐趣。组装无人机需要用到的最核心的部件就是飞行控制模块,这也是无人机的核心和关键的技术之一,目前市场上有很多成熟的无人机飞控模块,这些模块有商业产品,有开源产品,面向的无人机应用也多种多样,我们在组装无人机之前,需要对这些飞控模块有一定了解,选择最适合自己的产品。
在介绍无人机飞控模块之前,我们需要了解一下,飞控模块是干什么的。飞控模块是无人机的核心部件,它负责控制无人机的飞行平稳,姿态调整,导航等功能,不同类型的飞控模块适合不同类型的无人机使用。目前市面上主要的飞控模块有以下这些:
Pixhawk
Pixhawk是目前最流行的开源飞行控制模块,由基于ARM的硬件平台和PX4软件堆栈构成。Pixhawk采用模块化设计,通过丰富的接口能力和软硬件的集成能力。可以轻松搭建一台功能强大的无人机。
Pixhawk有完善的配套产品,和多个版本的硬件可以选择。极大的简化了设计和开发的流程。通过简单连线就可以组装一台功能强大的无人机。
Pixhawk的可选版本非常多,在我们计划搭建自己的无人机时,需要对不同版本的功能特性有所了解,一选择最适合自己的模块来配套应用。
APM
Ardupilot Mega (APM) 是一款基于 Arduino Mega 平台的专业质量 IMU 自动驾驶仪。该自动驾驶仪可以控制固定翼飞机、多旋翼直升机以及传统直升机。它是一款完整的自动驾驶仪,能够实现自主稳定、基于航点的导航和与 Xbee 无线模块的双向遥测。支持 8 个 RC 通道和 4 个串口。ArduPilot Mega 由主处理器板(上面的红色部分)和适合其上方或下方的 IMU 保护板(下方显示为一起安装)组成。
APM 支持多种自动驾驶模式,包括自动、定高、返航、定点悬停等。这使得用户能够根据任务的不同需求,选择合适的飞行模式。
它支持多种飞行器类型,包括多旋翼无人机、固定翼飞机、直升机、地面车辆,和船只。
DJI N3
DJI 作为消费级和商用无人机领域的领导者,也推出了一系列适用于商用和工业应用的飞控模块。N3,集成度高,稳定可靠,适合多旋翼无人机,支持与 DJI 的其他设备无缝集成,广泛应用于工业无人机和消费级无人机中。
N3支持一系列功能丰富的 DJI 大疆配件,包括针对行业应用的遥控器及接收机、智能电调、Lightbridge 2、iOSD等产品,通过与这些配件搭配组合,轻松满足不同应用需求。还可结合使用包括地面站、DJI GO、DJI Assistant 2在内的高性能软件,实现更广阔的行业应用功能,可为使用者提供丰富的行业级解决方案。
同时,N3也支持DJI SDK,为开发者提供完善的开发平台,降低SDK使用门槛,帮助开发者轻松完成应用开发。
KISS FC V2
KISS(Keep It Super Simple)是一个为 FPV(第一人称视角)竞速无人机设计的飞控模块。它以简洁、高响应速度和低延迟著称,深受 FPV 竞速飞行员的青睐。
KISS FC V2:第二代 KISS 飞控,优化了飞行性能,提供更流畅的飞行体验,专注于多旋翼无人机的简化控制。
Naze32
Naze32 是一种基于 STM32 微控制器的飞行控制器,广泛用于多旋翼无人机,特别是在 FPV(第一人称视角)竞速无人机社区中非常流行。由于其高性能、紧凑设计和相对低廉的价格,Naze32 是许多初学者和经验丰富的无人机飞行员的首选之一。
Naze32 使用 STM32F1 系列微控制器(如 STM32F103),这是一个 32 位处理器,提供了比早期 8 位控制器(如 KK2)更高的处理能力和性能。STM32 微控制器能够处理更多的传感器数据并提供更平稳的飞行控制。Naze32 内置了多个核心飞行传感器。支持多种飞行模式,适应不同的飞行风格和环境。
Naze32 的设计非常紧凑,体积小,重量轻,适合轻量化的 FPV 无人机和竞速无人机。这使得它非常受欢迎,特别是在强调性能和机动性的竞速领域。
Betaflight F4/F7
Betaflight 是 FPV 竞速无人机社区的热门飞控固件,常与 F4 或 F7 飞控模块搭配使用。F4 和 F7 飞控模块提供高处理性能,适合需要高速响应的无人机操作。Betaflight 提供了丰富的调优选项,可以精确调整飞行性能。
它基于 Cleanflight 项目,并在此基础上进行了大量优化,专注于提高飞行性能、响应速度以及高级的调参能力。由于其高度可调性和出色的飞行表现,Betaflight 成为无人机竞速和特技飞行(如花式飞行和翻转)的首选固件之一。
Betaflight 专注于提高无人机的响应速度和飞行精度,特别是为需要快速操控和复杂机动的竞速无人机设计。其优化的控制回路算法(PID 控制)可以让飞行器以极快的速度响应操控输入,保持平稳和灵敏的飞行体验。
Betaflight 的很多功能和优化都专门为 FPV 竞速 和 特技飞行 而设计。例如,极低的延迟控制和更精确的传感器输入处理,使飞手能够在高速度和高风险的竞赛环境中表现更佳。
同时支持 自定义 LED 和 蜂鸣器 配置,方便飞手进行视觉和声音上的提醒和反馈。
Navio2
Navio2 是一款专为开发人员设计的飞控模块,能够与 Raspberry Pi 一起使用。它支持多种无人系统(多旋翼、固定翼等)并支持 ArduPilot 和 ROS(机器人操作系统)。Navio2 适合那些想要进行深度开发和自定义的用户,尤其适用于机器人和自动化领域。
INAV
INAV 是一个基于 Cleanflight 的开源飞控项目,专注于固定翼和无人机的稳定飞行控制。INAV 的飞控模块广泛应用于固定翼无人机、翼型飞机(wing)和长航时无人机中。
INAV也是在 F4、AT32、F7 和 H7 飞行控制器上运行。支持屏幕显示(OSD) – 字符和像素风格。支持开箱即用的卓越性能。
位置保持、高度保持、返航和航点任务。
对固定翼无人机的出色支持:飞机、飞行翼。
黑匣子飞行记录器日志。先进的陀螺仪过滤。
完全可配置的混合器,允许运行您想要的任何硬件:多旋翼、固定翼、越野车、船只和其他实验设备。
多传感器支持:GPS、皮托管、声纳、激光雷达、温度、带有 BlHeli_32 远程测量的电子调速器。
逻辑条件、全局函数和全局变量:您可以使用图形用户界面编程 INAV。
支持 SmartAudio 和 IRC Tramp VTX。
遥测:SmartPort、FPort、MAVlink、LTM、CRSF。支持多色 RGB LED 灯带。
MicroPilot
MicroPilot 是一家专注于高端无人机自动驾驶仪的公司,其产品主要用于军用、工业级应用。MP2128 系列飞控模块提供全自动飞行控制、GPS 导航和复杂的任务规划功能,适合于大型固定翼和 VTOL 无人机。
Fusion
Fusion 飞控是一款高性能、集成度高的飞行控制器,主要为多旋翼无人机和 FPV 竞速无人机设计。它融合了多种先进的传感器和通信技术,提供了稳定可靠的飞行体验,并支持各种飞行模式和扩展功能。Fusion 飞控在飞控硬件和软件之间进行了优化,使飞行器能够实现高精度操控和复杂的飞行任务。
Fusion 飞控通常采用强大的 32 位处理器(如 STM32 系列),能够高效处理飞行数据和传感器输入。其计算性能大幅提升,可以支持更复杂的飞行算法和滤波器,实现平滑的飞行控制和快速响应。飞控集成了多种关键传感器,确保飞行器能够精确感知姿态、速度、高度等信息
Fusion 飞控可以支持开源飞控固件,如 Betaflight、Cleanflight、ArduPilot 等,使用户可以根据需要选择或修改飞控软件,提供极高的灵活性。同时,一些 Fusion 飞控可能会预装定制固件,针对特定的飞行需求进行优化,如 FPV 竞速、花式飞行或自动导航。