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201.6
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| 編輯推薦： |
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近年来，多旋翼无人机作为航空领域一枝新秀，引起了人们越来越多的关注和重视，风行全球，迅速成为新的创业、创新研究热点。其产品在国内外市场上商机无限，世界各国掀起了一股研发和广泛应用的热潮。特别是属于消费级的微型机，操作简单、价格便宜，市场上有众多适合个人自己动手组装（DIY）的成套软硬配件出售，只要自己动动手，经过简单的组装，就能实现每个人自幼就有的飞行梦想。但实际上，多旋翼无人机属于一种电子自动化和智能化控制的高科技产品，技术含量相当高，其研制设计和应用发展等技术问题需要引起大家足够的重视。作者紧密结合当前实际，根据自己40多年从事相关方面工作的经验编写了这本教材，系统全面地介绍了多旋翼无人机基本技术的方方面面，使学生对多旋翼无人机能有一个全面的认识。因此，本书的正式出版，既解决了教材缺乏的问题，也有助于同学们提高对大众创业、万众创新精神的认识。
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| 內容簡介： |
针对大众创业、万众创新的新时代培养高级人才、创新型人才和复合型人才的需要，本书系统而全面地介绍了多旋翼无人机技术基础的主要内容和知识体系。全书共分9章，主要内容包括概述、多旋翼无人机飞行原理和翼型设计、DIY 4旋翼无人机组装、多旋翼无人机动力装置、多旋翼无人机空气动力学、多旋翼无人机结构动力学、多旋翼无人机气动弹性力学、多旋翼无人机飞行控制技术和多旋翼无人机总体设计。每一章节*后都给出了该章的小结和习题。
本书取材来源于实践，选材新颖、内容丰富、概念清楚易懂，具有很强的可操作性，既适合作为高等院校相关专业大学生的专业基础课程教材，也适合作为相关专业研究生及从事多旋翼无人机科研、生产和培训机构工作人员，以及广大航模爱好者的学习培训教材，对于希望全面了解多旋翼无人机知识的其他读者，本书也是一本较好的参考读物。
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| 目錄：
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目录
第1章概述
1.1与多旋翼无人机相关的基本概念
1.1.1基本的物理概念和定律
1.1.2系统论的基本概念
1.1.3控制论的基本概念
1.2多旋翼无人机系统的基本概念
1.2.1多旋翼无人机的定义
1.2.2多旋翼无人机系统及其飞行机组
1.3多旋翼无人机的构型、用途及分类
1.3.1多旋翼无人机的构型和用途
1.3.2多旋翼无人机的分类
1.4多旋翼无人机的发展历程和市场前景
1.4.1多旋翼无人机的发展历程
1.4.2多旋翼无人机市场
1.4.3多旋翼无人机的典型案例
1.5民用多旋翼无人机飞行管理
1.5.1航空空域的划分
1.5.2与民用多旋翼无人机飞行相关的法律问题
1.5.3民用多旋翼无人机飞行管理文件
本章小结
习题
第2章多旋翼无人机的飞行原理和翼型设计
2.1多旋翼无人机的飞行原理和控制方式
2.1.1多旋翼无人机的飞行原理
2.1.2多旋翼无人机的飞行控制
2.2多旋翼无人机的特点和对比分析
2.2.1多旋翼无人机的特点
2.2.2多旋翼无人机的对比分析
2.3翼型的几何参数和主要类型
2.3.1翼型的定义和几何参数
2.3.2空气在翼型表面的流动和压力分布
2.3.3翼型的主要类型
2.4翼型空气动力特性和影响因素
2.4.1翼型空气动力特性
2.4.2影响翼型空气动力的因素
2.4.3翼型的选择
2.5多旋翼无人机飞行速度受限的原因和翼型设计
2.5.1多旋翼无人机飞行速度受限的主要原因
2.5.2多旋翼无人机桨叶翼型设计
本章小结
习题
第3章DIY 4旋翼无人机组装
3.1DIY多旋翼无人机的基本概念
3.1.1DIY精神和DIY多旋翼无人机的定义
3.1.24旋翼无人机的组成和DIY步骤
3.2DIY 4旋翼无人机部件的要求和选择
3.2.1DIY 4旋翼无人机部件的要求
3.2.2DIY 4旋翼无人机机架、旋翼与动力装置的选择
3.2.3DIY 4旋翼无人机自动驾驶仪的选择
3.2.4DIY 4旋翼无人机传感器的类型
3.2.5DIY 4旋翼无人机遥控系统的选择
3.3DIY 4旋翼无人机的组装
3.3.1DIY 4旋翼无人机组装前的准备工作
3.3.2DIY 4旋翼无人机自制或组装机架
3.3.3DIY 4旋翼无人机整体组装前的准备
3.3.4DIY 4旋翼无人机的整体组装
3.4DIY 4旋翼无人机的调试
3.4.1DIY 4旋翼无人机无桨调试
3.4.2DIY 4旋翼无人机有桨调试
3.5DIY 4旋翼无人机的操作练习
3.5.1飞行前的检查工作
3.5.2DIY 4旋翼无人机基本操作练习
3.5.3DIY 4旋翼无人机日常飞行练习
3.5.4航模模拟器
3.6民用飞机的适航管理
本章小结
习题
第4章多旋翼无人机动力装置
4.1多旋翼无人机动力装置的基本概念
4.1.1多旋翼无人机发动机的分类、功用和要求
4.1.2多旋翼无人机动力装置的组成
4.2直流电动机
4.2.1直流电动机的基本概念
4.2.2无刷直流电机
4.2.3有刷直流电机
4.2.4空心杯电机
4.3航空活塞式发动机
4.3.1航空活塞式发动机的类型和结构
4.3.2航空活塞式发动机的工作系统和原理
4.3.3旋转活塞式发动机
4.3.4航空活塞式发动机的工作特性
4.4涡轮轴发动机
4.4.1涡轮轴发动机的分类和工作原理
4.4.2涡轮轴发动机的基本结构
4.4.3涡轮轴发动机的工作特性
4.4.4多旋翼无人机燃油发动机不同类型的比较
4.5多旋翼无人机燃油系统和滑油系统
4.5.1多旋翼无人机燃油系统
4.5.2多旋翼无人机滑油系统
4.6多旋翼无人机传动系统
4.6.1多旋翼无人机传动系统的结构和部件
4.6.2多旋翼无人机传动系统的动力学和临界转速
4.6.3旋翼动力传动系统的动力学问题
本章小结
习题
第5章多旋翼无人机空气动力学
5.1旋翼飞行器空气动力学的基本概念
5.1.1空气动力学的基本概念
5.1.2旋翼飞行器空气动力学的定义、内容和工具
5.2旋翼的几何参数和工作原理
5.2.1旋翼的功用和几何参数
5.2.2旋翼参数的无因次化
5.2.3旋翼的工作原理
5.3旋翼动量理论的基础知识
5.3.1垂直飞行的动量理论
5.3.2前飞时的动量理论
5.4旋翼叶素理论的基础知识
5.4.1垂直飞行的叶素理论
5.4.2前飞时的叶素理论
5.5旋翼经典涡流理论的基础知识
5.5.1垂直飞行的经典涡流理论
5.5.2前飞时的经典涡流理论
5.6旋翼现代涡流理论的基础知识
5.6.1悬停时旋翼自由尾迹分析
5.6.2前飞时旋翼自由尾迹分析
5.7旋翼CFD理论基础知识
5.7.1计算流体力学的定义和特点
5.7.2旋翼流场的控制方程
5.7.3控制方程的离散化方法
本章小结
习题
第6章多旋翼无人机结构动力学
6.1多旋翼无人机结构动力学的基本概念
6.1.1多旋翼无人机结构动力学的定义和特点
6.1.2多旋翼无人机结构动力学的研究方法和模型
6.1.3多旋翼无人机振动的类型
6.1.4简谐振动与谐波分析
6.1.5单自由度系统的自由振动
6.2多旋翼无人机旋翼结构动力学分析
6.2.1旋翼的结构形式
6.2.2多旋翼无人机的旋翼桨叶振动
6.2.3多旋翼无人机旋翼整体振型
6.3多旋翼无人机传动系统结构的动力学分析
6.3.1多旋翼无人机传动轴的临界转速
6.3.2多旋翼无人机传动系统的扭转振动
6.4多旋翼无人机机体结构动力学分析
6.4.1多旋翼无人机机体结构的类型和特点
6.4.2多旋翼无人机机体结构动力学的研究方法
6.4.3多旋翼无人机机体动力学有限元分析
本章小结
习题
第7章多旋翼无人机气动弹性力学
7.1多旋翼无人机气动弹性力学的基本概念
7.1.1多旋翼无人机气动弹性力学的定义和特点
7.1.2非定常气动力基础
7.1.3非定常气动力计算的常用方法
7.2旋翼桨叶运动自由度之间的耦合
7.2.1旋翼桨叶运动自由度耦合的基本概念
7.2.2旋翼桨叶运动自由度耦合的主要形态
7.3多旋翼无人机旋翼气动弹性静力学
7.3.1旋翼气动弹性静力学的基本概念
7.3.2旋翼桨叶发散的基本原理和临界速度
7.4多旋翼无人机旋翼气动弹性动力学
7.4.1旋翼桨叶颤振的基本概念
7.4.2旋翼桨叶的经典颤振
7.4.3旋翼桨叶的失速颤振
7.4.4旋翼桨叶其他类型的耦合稳定性分析
7.5多旋翼无人机旋翼与机体耦合气动弹性稳定性
7.5.1旋翼机体耦合系统的动不稳定性
7.5.2旋翼机体耦合振动系统分析
本章小结
习题
第8章多旋翼无人机飞行控制技术
8.1多旋翼无人机飞行控制系统的基本概念
8.1.1多旋翼无人系统的基本概念
8.1.2多旋翼无人机飞行控制的基本概念
8.2多旋翼无人机飞行姿态的数学表示
8.2.1坐标系统与欧拉角
8.2.2旋转矩阵表示方法
8.2.3四元数表示方法
8.2.4多旋翼无人机姿态表示方法的比较
8.3多旋翼无人机飞行动力学建模
8.3.1建模假设和模型结构
8.3.2多旋翼无人机刚体运动学模型和动力学模型
8.3.3多旋翼无人机控制分配模型
8.3.4多旋翼无人机飞行控制通道和线性简化模型
8.4多旋翼无人机PID控制和卡尔曼滤波
8.4.1PID控制的基本概念
8.4.2PID参数调试
8.4.3卡尔曼滤波器
8.5多旋翼无人机的自动飞行控制
8.5.1飞行控制系统的总体结构和分层结构
8.5.2多旋翼无人机位置控制
8.5.3多旋翼无人机姿态控制
8.5.4多旋翼无人机控制分配
8.5.5多旋翼无人机动力控制
本章小结
习题
第9章多旋翼无人机总体设计
9.1多旋翼无人机设计的基本概念
9.1.1多旋翼无人机研制流程和设计定义
9.1.2多旋翼无人机设计的重要性、设计要求和原则
9.1.3多旋翼无人机设计任务和工作要求
9.2多旋翼无人机总体设计及后续过程
9.2.1多旋翼无人机总体设计定义和概念设计
9.2.2多旋翼无人机初步设计和总体设计特点
9.2.3多旋翼无人机详细设计、设计定型和生产定型
9.3多旋翼无人机的类型分析与选择
9.3.1多旋翼无人机的类型分析
9.3.2多旋翼无人机类型的选择
9.4多旋翼无人机总体参数的分析与选择
9.4.1多旋翼无人机旋翼参数的分析与选择
9.4.2多旋翼无人机重量与动力参数的分析与选择
9.5多旋翼无人机总体布局设计
9.5.1多旋翼无人机总体布局设计的任务和要求
9.5.2多旋翼无人机总体布局设计的内容
本章小结
习题
参考文献
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| 內容試閱：
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序言
前言多旋翼无人机，也称为多旋翼无人直升机，是一种没有搭载驾驶人员的旋翼飞行器，具有垂直起降、空中悬停、低空飞行和原地回转等独特飞行技能，在民用和军用市场上都大有用武之地。在人类航空史上，多旋翼无人机从概念到应用，经历了一段漫长的发展过程。近年来，多旋翼无人机作为航空产品领域的一枝新秀，以新颖的结构布局、独特的飞行方式和广泛的用途引起了人们越来越多的关注和重视，风行全球，迅速成为新的创业、创新研究热点。特别是当这种简单而又可实现的飞行可能糅合进了人们头脑中从小就有的、总也挥之不去的飞行梦想时，就极大地激发起了大家对翱翔于蓝天白云的渴望和激情。一时间，研究者、投资者和广大的航模爱好者接踵而至，纷纷开始多旋翼无人机的研发、投资和使用，经过近5年起步阶段的实验研究、技术积累和市场摸索，多旋翼无人机大规模发展的序幕逐步被拉开。现在，多旋翼无人机在国内外市场上商机无限，世界各国掀起了一股研发和广泛应用多旋翼无人机的热潮，特别是属于消费级的微型机，其操作简单、价格便宜，市场上有众多适合个人自己动手组装（DIY）的成套软硬配件出售，只要自己动动手，经过简单的组装，就能实现每个人自幼年就有的飞行梦想。遥望蓝天，每天都有成千上万架多旋翼无人机在空旷的田野上，在风景怡人的旅游胜地，在居民自家的后院或客厅中腾空而起，承载着人们的飞行梦想自由飞翔。多旋翼无人机的第一大特点是具有多个旋翼，它采用旋翼变速或桨叶变总距（无周期变距）的方式改变旋翼升力的大小，因而取消了传统单旋翼直升机操纵系统中必不可少的自动倾斜器。多旋翼无人机通常都有4个或更多个旋翼，如4旋翼式、6旋翼式、8旋翼式、16旋翼式和32旋翼式等。多旋翼无人机的第二大特点是飞机上没有搭载驾驶员，即机上无人。事实上，多旋翼无人机并不是真正离开了人，虽然机上确实没有载人，但它却离不开身在地面上驾驶操纵它的人（驾驶员）。因此，多旋翼无人机要想真正完成一项特定的任务，光靠能在天空中自由飞行的旋翼机本身还是不够的，除了旋翼机及其携带的任务设备外，还需要有地面控制设备、数据通信设备、维护设备，以及指挥控制其必要的操作、维护人员等。因此，完整意义上的多旋翼无人机应称为多旋翼无人机系统，它是一种闭环控制回路的人－机系统。本质上，多旋翼无人机属于一种电子自动化和智能化控制的高科技产品，技术含量相当高，其研制设计和应用发展等问题需要引起大家足够的重视。本书第一作者符长青有40多年的实践经验，其中有20多年从事直升机设计和研究，有20多年从事计算机软件开发，近几年来在广东科技学院担任专业课教师，有机会将工作实践、教学经验与理论研究相结合并完成了本书的编著工作。本书第二作者曹兵是辽宁天行健航空科技公司董事长，有多年从事多旋翼无人机研制和生产的工作经历。本书取材来源于作者的工作实践和专业知识，系统而又全面地介绍了多旋翼无人机基本技术的主要内容。在编著本书的过程中，作者得到了南京航空航天大学高正教授、张呈林教授、陈仁良教授、王华明教授的大力支持和帮助，他们提供了许多技术资料和编写意见，作者借此机会表示衷心的感谢。与此同时，本书在编著过程中还得到了广东科技学院副院长黄弢教授、计算机系主任曹文文教授，以及有关部门的领导、专家与同仁的大力支持与帮助，参考和引用了部分著作及文献资料，在此表示深深的谢意。在编著本书的过程中，尽管作者付出了大量的艰苦努力，但由于学识有限，本书可能在许多方面存在不足，欢迎同行指正和交流（联系方式fcq828@163.com）。作者十分希望能与国内同行携手，大家一起共同努力，将我国多旋翼无人机发展水平推向一个新的高度。作者2016年9月
第3章DIY 4旋翼无人机组装主要内容（1） DIY精神和DIY 4旋翼无人机。（2） DIY 4旋翼无人机部件的要求和选择。（3） DIY 4旋翼无人机的组装。（4） DIY 4旋翼无人机的调试。（5） DIY 4旋翼无人机的操作练习。3.1DIY多旋翼无人机的基本概念在多旋翼无人机销售市场上，低空、慢速、微轻型多旋翼无人机的销售量快速增加，占到民用无人机市场的绝大多数份额。为了满足不同消费者的需要，商家的销售方法主要有两种： 一种是销售成品机，消费者买回去可以直接放手飞； 另一种销售的不是成品机，而是组装所需软硬件的各种零配件。消费者通过购买、自造将所有零配件收集齐全后，可以自己动手组装出一架属于自己制造的无人机。3.1.1DIY精神和DIY多旋翼无人机的定义人类对飞行的梦想是与生俱来的。从载人热气球开始，到飞机再到无人机，人们逐渐实现了盼望已久的蓝天梦。到现在，飞机已经成为人们日常旅行的重要交通工具，而无人机，特别是小型无人机的真正发展时间不超过10年，从有成熟产品到现在不过短短4年，发展速度之快、市场需求之大令人瞠目。1. DIY精神的定义DIY是Do It Yourself的英文缩写，兴起于近几年，逐渐成为一种流行。简单来说，DIY就是自己动手，没有性别、年龄的区别，每个人都可以自己做，利用DIY做出来的物品自有一份自在与舒适。DIY起源于欧美，已有50年以上历史。在欧美国家，由于工人薪资非常高，所以一般居家修缮或家具布置，能自己动手做就尽量不找工人，以节省工资费用。国外DIY产品公司通常有一系列相配合的资信、材料、工具等，另外，产品所附的说明书非常详尽，自己动手做的过程不会有任何困难，而DIY产品的配件在超市就可轻易购得，因此，DIY产品就像是一般商品一样，随处可见到。Do It Yourself!这不是一句简单的英文，它代表的是一种精神。什么精神?自己去做，自己体验，挑战自我，享受其中的快乐，这就叫做DIY。DIY有标准吗?没有，没有标准就是DIY最大的标准，它是一种追求个性的表现。有个性的人总喜欢自己鼓捣东西，鼓捣出跟别人不一样的结果，所以说DIY是一种个性精神，这是其能够流行的关键。2. DIY多旋翼无人机的定义最早的多旋翼无人机产品被定义成玩具、航模，因为它不仅很好玩，而且结构简单，制作方便，人人可以DIY。这样，人们与生俱来的飞行梦想通过简单的DIY就能得以实现，因而人们的热情在近两年内很快就被多旋翼无人机点燃起来了。DIY多旋翼无人机是指为自己想要的多旋翼无人机通过网络查找资料，购买材料，经过一番周折和不懈努力，组装完毕，最后终于试飞成功。不论你是不是一个发烧友，只要你实实在在地动手组装过一架多旋翼无人机，你就体会到了DIY精神，即你就体会到了成功的喜悦及亲手实现飞行梦想所带来的快感。DIY多旋翼无人机精神有多种多样的表现形式，发烧是一种表现，发烧友可以疯狂地折腾自己的多旋翼无人机，追求个性的体验，去改造，去发明，去创新，去超越和标新立异，参加比赛争名次，你追我赶破纪录，刺激亢奋，不知疲倦，废寝忘食； 不发烧也是一种表现，只是简简单单地动手组装一架适合自己个性和喜好，满足自己需要的多旋翼无人机，但却在看似平淡的DIY行动中体验到了DIY喜悦，这也是DIY的一种形式。DIY多旋翼无人机没有标准，它没有高手和菜鸟之分，只要适合自己的就好。所谓高手，不过是早接触DIY多旋翼无人机一点； 所谓菜鸟，也只是晚了一点。两者有区别吗?没有，都是DIY，都在享受其中的快乐。因此，只要人们具有一点学习精神和动手能力，稍微了解一点多旋翼无人机的飞行原理、结构、配件和组装知识，就可大胆尝试DIY多旋翼无人机带来的快乐。实际上，即使是新手，在进行DIY多旋翼无人机的实践活动中，很快就会发现只要用心去体会，其实它很简单，简单到会让你乐在其中，流连忘返。万一在DIY过程中遇到了什么困难，也不要泄气，静静心，抬起头，仰望天空，就会心想事成。天空在召唤，大胆往前走，莫回头，坚持到最后1分钟，与生俱有的飞行梦想必定成真。3.1.24旋翼无人机的组成和DIY步骤人们第一次进行DIY多旋翼无人机，大多采用4旋翼无人机的配件组装。原因是它的结构相对简单，目前在市面上非常流行，配件采购方便，而且在网络上建立了不少多旋翼飞行器技术交流群，大家可以在群内相互交流各自的经验和体会，当自己DIY遇到问题时比较容易得到别人的帮助和指点。1. 4旋翼无人机的组成麻雀虽小，五脏俱全。微轻型4旋翼无人机与大中型无人机的总体结构是一样的，都要在机身上安装起落装置、旋翼系统、动力装置、数据链路系统、飞行自控系统以及任务设备等。一个典型的微轻型4旋翼无人机包括以下基本组成部分（如图31所示）。
图31微轻型4旋翼无人机组成示意图
（1） 机架： 也称为机体，是4旋翼无人机的主体结构，机身和起落装置一般合为一体。（2） 旋翼系统： 采用空气螺旋桨。（3） 动力装置： 包括电机、电调和电池。（4） 自动驾驶仪： 也称飞控，包括飞行控制系统和传感器。（5） 遥控系统： 包括遥控接收机和发射机。（6） 任务设备： 主要有增稳云台、GPS导航仪、照相机、摄像机、黑匣子、图像传输系统和防撞安全防护系统等。2. DIY 4旋翼无人机的步骤微轻型4旋翼无人机属于玩具航模类型，制作简单、价格便宜，飞行高度低、速度慢，容易操纵控制，深受人们的喜爱，具有广泛的群众基础，比较适合于人们DIY。特别是经过近几年的发展，已经出现了一批DIY 4旋翼无人机爱好者和发烧友，他们成功的实践经验和心得对于初学者很有启发和帮助，可以增加初学者的信心； 另外，目前在DIY 4旋翼无人机零部件市场上，其对应的器件也极为丰富，有心玩DIY 4旋翼无人机者，即使是初学者都不必担心买不到合适的零配件或缺少相关资料。DIY 4旋翼无人机的步骤一般可归纳为以下几个环节。（1） 选材。市面上有太多的DIY 4旋翼无人机所需的软硬件和各种材料可供选择。初学者要根据自己的经济情况和装机目标慎重选择，要坚持先易后难，量力而为，货比三家的原则。有些可以自己制造的则要尽量自制，因为自制所带来的乐趣和自豪感是无论花多少钱也买不来的。（2） 组装。所有零部件、材料和工具都准备齐全以后，就可以动手组装了。组装过程要严格按产品说明、安装要求和规范标准，按部就班，有条不紊，一丝不苟地进行，以保证产品质量，确保以后的飞行安全。（3） 调试。调试工作分无桨调试和有桨调试两个环节，目的是通过调试手段检查、发现、修正在选材和组装环节中可能存在的质量问题。（4） 模拟飞行。使用航模模拟器，通过计算机虚拟的飞行操作来模拟飞行控制，达到熟悉4旋翼无人机真实飞行操作的目的，既能保证飞行安全，又解决了场地限制和电池损耗等实际问题。（5） 试飞。试飞是DIY 4旋翼无人机过程最令人期盼、兴奋和忐忑不安的最后一步。事先要拟定好试飞计划、试飞大纲或规范，做好应急预案，找一个比较空旷平坦的场地，然后进行正式试飞。试飞时先做一些简单的动作，如起飞、升降和悬停等，后做难度比较大的动作，如俯仰、前飞、偏航和翻滚等。3.2DIY 4旋翼无人机部件的要求和选择DIY 4旋翼无人机对零部件的要求和选择主要取决于总体目标要求，即打算组装一架什么样的无人机。能反映总体目标要求最重要的两大指标是功能要求和非功能要求（性能）。在DIY 4旋翼无人机的过程中，所有的工作都是围绕着这两大指标进行的，对零部件的选择工作更是如此。3.2.1DIY 4旋翼无人机部件的要求DIY 4旋翼无人机所涉及的功能要求和非功能要求（性能）是确定其飞行使用范围最关键的因素，也是DIY时选择软硬部件最重要的依据。1. 功能要求功能要求描述4旋翼无人机所应提供的功能，包括它应该提供的服务，能搭载多少任务设备，能完成哪些任务等。2. 性能要求作为功能要求的补充，非功能要求是指那些与具体功能相关的另一类要求，但它们只与4旋翼无人机的总体特性相关，即它的性能，如可靠性、稳定性、安全性、最大飞行速度、升限、最大航程、最大载重、留空时间、抗风能力、图传清晰度、存储空间等。与关心4旋翼无人机个别特定的功能要求相比，性能要求关心的是整体特性，因而性能要求更关键。一个功能要求得不到满足会降低它的能力，但一个性能要求得不到满足则有可能使它根本无法飞行。3. 强度要求任何一种飞行器首先要保证其可靠性，这方面的要求要比一般的地面机械高得多，这是完全可以理解的。而可靠性中首要的问题是强度，各受力构件及其组合必须能承受在各种飞行状态中及着陆时可能遇到的冲击载荷。除此以外还有刚度的要求。这一点对机架和旋翼系统等承力结构特别重要。4. 重量要求这个要求是航空结构与地面机械相比最突出的特点。4旋翼无人机由于受到电机功率、气动性能及结构强度的限制，最大起飞重量是一定的，因而结构越轻，则所能承载的任务设备也就越多，越能更好地执行任务，改善飞行的经济性。5. 空气动力要求4旋翼无人机是一种在空气中飞行的飞行器，它的升力、前进所需的推力以及控制其飞行的力和力矩都是由空气动力来提供的，这样，对于构成气动外形的部件就有空气动力方面的要求： 气动效率高、废阻小等。这个要求会影响部件的外形及结构，要求结构具有足够的表面局部刚度，以便于达到较高的外形准确度等。对于一个具体的DIY 4旋翼无人机方案而言，以上这些要求往往是相互矛盾的。例如强度、刚度的要求和最小重量的要求显然就是相互矛盾的； 而在保证强度、刚度的前提下要求结构重量最小，往往会使结构的形状复杂化，从空气动力的角度来说，这样做的结果往往会导致废阻的增加。因此在选择部件时必须妥善地处理这些矛盾，综合协调，折中权衡，寻求最合理的处理方索。3.2.2DIY 4旋翼无人机机架、旋翼与动力装置的选择1. 机架
DIY 4旋翼无人机的机架将飞行器的机身和起落装置融为一体，是无人机飞行和起降的基础平台，所有的部件和设备都要安装在机架上面。机架下方安装有起落架，用于支撑全机重量，避免螺旋桨离地太近而发生触碰，以及消耗和吸收4旋翼无人机在着陆时的撞击能量。1） 机架的作用（1） 提供部件安装接口。这些接口包括安装和固定电机、电调、飞控板的螺丝孔。（2） 提供整体的、稳定和坚固的飞行平台。（3） 安装起落架等缓冲装备，提供安全的起飞、降落条件，避免机上的仪器设备受到损坏。（4） 提供安全保护装置，保护人员和其他物体不会触碰到旋转中的螺旋桨。2） 机架的基本结构4旋翼无人机的机架可分为机臂、中心板两部分。4个机臂用螺丝与中心板结合为一体，构成机架。其中机臂圆形末端安装有电机，另一端与中心板相连，中心板上搭载飞行控制板、接收机、电池等设备。为保证飞行性能，目前市场上的机架多为十字对称型，也有少数轴对称型。而出于强度和厂家生产成本考虑，中心板多使用玻璃纤维板制作，机臂多使用尼龙材料制作。如果对重量和强度的要求比较高，可使用更为昂贵的碳纤维材料制作机架。机架轴距是指对角线两个螺旋桨中心的距离，其单位通常是毫米mm，用于表达机架的尺寸大小。3） 机架的材质（1） 塑胶机架： 塑胶机架由塑胶制作而成，主要特点是具有一定的刚度和强度，同时又有一定的可弯曲度。其材质适合初学者的摔摔打打，相对来说较为廉价。（2） 玻璃纤维机架： 玻璃纤维机架的强度比塑胶机架的强度要高，常常制作为长长的管道形，而且需要的材料很少，可减少机架的重量。（3） 碳纤维机架： 碳纤维机架与玻璃纤维的机架相差无几，具有强度高、重量轻等优点。（4） 钢制或铝合金机架： 钢制或铝合金机架比较适合于自制。4） 成品机架的选购市场有现成的机架出售，上面有各种螺丝孔，买回来只需要将各种设备连接上去，并拧上螺丝即可进行调试，大大简化了安装过程。（1） F450、F550机架： F450和F550机架是深圳大疆创新公司为了满足大多数航模爱好者而开发的机架，包括4个悬臂、一块下板和一块上板。悬臂上主要安装电机、电调和连接上板与下板。在下板上已经设计好了相应电路，可给4个电调供电。上板可以用来安装飞控和接收器等。数字450代表机架轴距，即F450，轴距450mm； F550，轴距550mm。（2） X450机架： X450的4个悬臂采用了管式结构，重量较轻、外形美观。5） 自制机架除了到市场上购买成品机架外，还有许多人自己动手，利用废弃的硬盘盒、玻璃钢、铝片等材料自行加工机架。自制的机架在重量、强度、刚度等性能特征上可以做得比买来的成品机架一点也不逊色，而在外形美观上则往往更具个性，结实耐用，美观大方。自制机架的做法值得大力提倡。如果起飞重量大于4kg，建议电机臂碳管不小于16mm或以上，机架碳板厚度达到1.5mm或以上。2. 旋翼系统与电动机1） 桨片DIY 4旋翼无人机的旋翼系统是指它的空气螺旋桨，它由电机驱动高速旋转产生升力。其外形结构非常简单，两片桨叶由中间的桨毂固定在一起构成一个整体，称为桨片。4旋翼无人机有4个旋翼，每个旋翼都只有一个桨片，全机总共有4 个桨片，其中有两个为正浆，另外两个为反浆。桨叶的横剖面是翼型，假设螺旋桨在一种不能流动的介质中旋转，那么螺旋桨每转一圈，就会向前进一个距离，称为螺距。常用桨片的尺寸有1145、1045、9047、8045等，其中4位数字的前两位代表直径，后两位代表螺距。如1045桨片的直径为10英寸，而螺距为4.5英寸，最大转速为10500转分钟。2） 电动机电动机是4旋翼无人机的动力来源。电机类型分有刷电机和无刷电机两种，DIY 4旋翼无人机需要的是无刷电机。与传统的有刷电机不同，无刷电机属于外转子电机，也就是说，工作的时候是电机的外壳在转动，而不是内部的线圈（如图32所示）。这样带来了电机维护上的方便。同时，无刷电机在扭力、转速方面都有比较优越的特性。无刷电机采用半导体开关器件（电调）来实现电子换向，具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。常见的品牌有好盈、中特威、新西达等。
图32无刷电机电路图
（1） 尺寸： 无刷电机在型号命名上用4位数字来表示它的尺寸，如2212、2018电机等。前面两位数是电机转子的直径，后面两位数是电机转子的高度。形象地讲，前面两位越大，电机越肥； 后面两位越大，电机越高。又高又大的电机，功率就大。例如常用的新西达2212电机，表示直径为22mm，转子的高度为12mm。一般而言，越大的电机，其转速和扭力也就越大。（2） 标称空载KV值： 无刷电机KV值定义为转速伏特，意思是输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。例如： 1000KV电机，外加1V电压，电机空转时每分钟转1000转； 外加2V电压，电机空转就2000转了； 电压为11V的时候，电机的空转转速达到11000转分。KV值越大，速度越快，扭力越小； KV值越小，速度越慢，扭力越大。单从KV值，无法评价电机的好坏，因为不同KV值适用不同尺寸的螺旋桨。（3） 电压： 把一节锂电池的电压3.7V称作一个S，微微型4旋翼无人机的电机常用1S电池驱动，而较大些的4旋翼无人机的无刷电机一般采用2~3S，也就是7.4~11.1V来驱动。一般的无刷电机都可以支持2~3S的电压，其中最常用的配置还是3S的锂电，也就是11.1V。3. 电调电调全称为电子调速器（ESC），是连接飞控板和电机的部件，它是多旋翼无人机最重要的部件之一。无刷电机应该选用无刷电调。无刷电调的输入是直流，可以接锂电池； 输出是三相交流，直接与电机的三相输入端相连。如果上电后，电机反转，只需要把这三根线中的任意两根对换位置即可。电调还有三根信号线连出，用来与接收机连接，控制电机的运转。1） 电调功能（1） 电机调速： 电调最基本的功能是电机调速，就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速。因为电机的电流是很大的，通常每个电机正常工作时平均有3A左右的电流，如果没有电调的存在，飞控板根本无法承受这样大的电流。（2） 变压供电： 电调的第二个功能是充当变压器，将11.1V电压转变为5V，为飞控板和遥控接收机供电。每个电调上面都会标出能够提供的电流值，如20A、40A。大电流的电调可以兼容用在小电流的地方，但小电流电调不能超标使用。（3） 电源转化： 电调的第三个功能是充当换相器的角色，因为无刷电机没有电刷进行换相（直流电源转化为三相电源供给无刷电机，并对无刷电机起调速作用），所以需要靠电调进行电子换相。（4） 其他功能： 电调还有一些其他辅助功能，如电池保护、启动保护、刹车等。2） 电调参数（1） 功率： 无刷电调最主要的参数是电调的功率，通常以安培数A来表示，如10A、20A、30A。不同的电机需要配备不同安培数的电调，安培数不足会导致电调甚至电机烧毁。（2） 电流： 无刷电调有持续电流和X秒内瞬时电流两个重要参数，前者表示正常时的电流，而后者表示X秒内能容忍的最大电流。选择电调型号的时候一定要注意电调最大电流的大小是否满足要求，是否留有足够的安全裕度容量，以避免电调上面的功率管烧坏。（3） 内阻： 电调具有相应的内阻，其发热功率需要得到注意。有些电调的电流可以达到几十安培，由于发热功率是电流的平方的函数，所以电调的散热性能也十分重要，因此大规格电调的内阻一般都比较小。（4） 刷新频率： 电机的响应速度与电调的刷新速率有很大关系。在多旋翼无人机开始发展之前，电调多为航模飞机而设计，航模飞机上的舵机由于结构复杂，工作频率最大为50Hz。相应地，电调的刷新速率也都为50Hz。多旋翼无人机与其他类型飞机不同，不使用舵机，而是由电调直接驱动电机，其响应速度远超舵机。目前，具备UltraPWM功能的电调可支持高达500Hz的刷新频率。3） 可编程特性通过内部参数设置，可以达到最佳的电调性能。设置的参数包括： 电池低压断电电压设定、电流限定设定、刹车模式设定、油门控制模式、切换时序设定、断电模式设定、起动方式设定以及PWM模式设定等。通常有三种方式可对电调参数进行设置。（1） 可以通过编程卡直接设置电调参数。（2） 通过USB连接，用电脑软件设置电调参数。（3） 通过接收器，用遥控器摇杆设置电调参数。4） 常用电调分类无刷电调的种类按品牌分，常用的有好盈、银燕、新西达、中特威等，还有一些较为昂贵的电调，如蝎子和凤凰等。按照功率分为30A、40A、50A、60A、80A和120A电调等。不同功率的电调要对应不同的电机，否则会出现电机转速不足或烧坏电调的情况。4. 电池电池主要用于提供能量，属于易耗品，也是后期投入比较多的一个部件。可用来作多旋翼无人机动力的电池种类很多，常见的有锂电池LiPo和镍氢电池NiMh，主要源于其优良的性能和便宜的价格优势。然而，对于多旋翼无人机而言，电池单位重量的能量载荷很大程度上限制了其飞行时间和任务拓展，续航时间不够，其关键就在于电池容量较小。在相同电池容量的情况下，锂电最轻，效率最高，因此多旋翼无人机大多都选择锂电池； 电池品牌的选择除了受机架尺寸限制外，还要注意以下几个参数。1） 电池电压锂电池组包含电池和锂电池保护线路两部分（如图33所示）。
图33锂电池电芯组合方式
（1） 锂电池单节电压为3.7V，3S1P表示三片锂聚合物电池的串联，电压是11.1V，其中S表示串联，P表示并联。又如2S2P电池表示2片锂聚合物电池的串联，然后两个这样的串联结构并联，总电压是7.4V，电流是单个电池的两倍，如图33所示。（2） 不仅在放电过程中电压会下降，而且由于电池本身具有内阻，其放电电流越大，由于自身内阻导致的压降就越大，所以输出的电压就越小。2） 电池容量电池容量用毫安时（mAh）表示，电池的容量越大，存储的能量就越大，可以提供的续航时间就越长，不过相应的重量也越大。例如1000mAh电池，以1000mA放电，可持续放电1小时； 如果以500mA放电，可以持续放电2小时。随着放电过程的进行，电池的放电能力在下降，其输出电压也会缓慢下降，所以导致其剩余容量与放电时间并非是线性关系。单电芯充满电时的电压为4.2V，放电完毕会降至3.0V（再低可能过放导致电池损坏），一般无人机在3.6V时会有电量报警。在多旋翼无人机实际飞行过程中，有两种方式检测电池的剩余容量是否满足飞行安全的要求。一种方式是检验电池单节电压，另一种方式是实时检测电池输出电流并做积分计算。3） 放电倍率电池放电能力是普通锂电池和动力锂电池最重要的区别，动力锂电池需要很大的电流放电。电池充放电电流的大小用充放电倍率来表示，它是充放电快慢的一种量度，其单位为C，计算公式为充放电倍率＝充放电电流额定容量。例如额定容量为100mAh的电池用20A放电时，放电倍率为0.2C； 1000mAh电池，放电倍率为5C，则电池可以5000mAh的电流强度放电。锂聚合物电池一般属于高倍率电池。实际使用中，所用电池的容量1小时放电完毕，称为1C放电； 5小时放电完毕，则称为15＝0.2C放电。容量5000毫安时的电池最大放电倍率为20C。这很重要，如果用低C的电池进行大电流放电，电池会迅速损坏，甚至自燃。另外，不能让一块电池把它的电量完全放完，如果这样的话，这块电池就废掉了，当11.1V电池电压降低到10V时最好更换电池。4） 充电倍率C也表示锂电池充电倍率，只是将放电变成了充电，如1000mAh电池，2C快充，就代表要用2000mAh的电流来充电。充电时要注意： 千万不要因为图快而贸然用大电流，或超过规定参数充电，不然电池很容易损坏。5） 电池内阻电池的内阻主要由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，并且不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增加。电池的内阻很小，一般用毫欧的单位来定义它。正常情况下，内阻小的电池的放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。6） 平衡充电器由于4旋翼无人机电池的电流极大，其专用电池是不能用普通充电器的，必须要用平衡充电器。常用的11.1V的锂电池由三节3.7V的锂电组成，因为制造工艺原因，每节电池的充电放电特性都有差异，在电池串联的情况下，容易造成某节电池放电过度或充电过度。解决办法是分别对内部单节电池充电，平衡充电器就是起这个作用的，即采用平衡充电器来分别充其中的每一个S，也就是每一个放电单元，这样能保护电池。经验表明，DIY 4旋翼无人机常用2200mAh、3S、25C的电池。值得注意的是，市面上杂牌动力电池虚标、掉电压、虚焊问题严重，应尽量选择知名厂家的优质电池，避免空中掉电摔机造成更大的损失。5. 电机与螺旋桨的匹配多旋翼无人机采用的螺旋桨越大，升力越大，但对应需要更大的力量来驱动； 螺旋桨转速越高，升力越大； 电机的KV越小，转动力量就越大。为了用转速来弥补升力不足，大螺旋桨就需要采用低KV电机，小螺旋桨就需要采用高KV电机。如果高KV带大桨，力量不够，电机和电调很容易烧掉。如果低KV电机带小桨，就完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞。因此，在选择电调时，要注意电调和电机的匹配问题，原则上电调的电流要和电机的峰值相同，最好是大一点（但不能过大）。不同的电机需要使用对应的桨片，如表31中所示。
表31电机与桨片的选择对应关系
电机（KV值）桨片
800~10001110英寸桨1000~120010~9英寸桨1200~18009~8英寸桨1800~22008~7英寸桨2200~26007~6英寸桨（注意桨强度，当心射桨）2600~28006~5英寸桨（注意桨强度，当心射桨）2800以上建议使用9050剪桨（注意桨强度，当心射桨）
3.2.3DIY 4旋翼无人机自动驾驶仪的选择1. 自动驾驶仪的功能和结构
自动驾驶仪（也称为飞控板）是DIY 4旋翼无人机的核心部件，主要作用是处理飞行参数，控制飞行过程中的稳定和运动方向。当4旋翼无人机在空中飞行时，飞控需要识别遥控器或自动控制的信号，计算当前的姿态，并且将当前的姿态与遥控器要求达到的姿态进行对比，从而计算出电机需要做出的反应，给电调发送信号调节电机转速，实现控制改变飞行姿态的功能（如图34所示）。
图344旋翼无人机飞控结构示意图
（1） 功能。自动驾驶仪的功能主要归结为以下几方面。① 导航： 导航就是解决在哪儿的问题。如何发挥自动驾驶仪上各种传感器的优势，综合分析判断得到准确的位置和姿态信息，是自动驾驶仪要做的首要事情。② 控制： 控制就是解决怎么飞的问题。自动驾驶仪首先得到准确的位置和姿态信息，之后根据任务，通过算法计算出控制量，输出给电调，进而控制电机转速。③ 决策： 决策就是解决去哪儿的问题。去哪儿可能是飞手决定的，也可能是为了安全，按照规定流程的紧急处理方案。④ 稳定： 自动驾驶仪根据一些板载的测量元件提供的信息，在没有任何控制的情况下，通过控制电调的输出信号保持4旋翼无人机的稳定。⑤ 测量： 自动驾驶仪需要测定电池的剩余电量，以便确保4旋翼无人机能安全稳定地飞行。（2） 组成结构。4旋翼无人机的自动驾驶仪分为软件部分和硬件部分。① 全球定位系统（GPS）： 得到4旋翼无人机的位置信息。② 惯性测量单元（IMU）： 包括3轴加速度计、3轴陀螺仪、电子罗盘（或磁力计），目的是得到多旋翼的姿态信息； 市面上常说的6轴IMU包含了3轴加速度计和3轴陀螺仪，9轴IMU包含了3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计，而10轴IMU则是在9轴IMU基础上多了气压计这一轴。③ 气压计和超声测量模块： 目的是得到绝对（气压计）或相对高度信息（超声波测量模块）。④ 计算机： 微型计算机，算法计算平台。⑤ 接口： 与各种传感器和电调、通信设备等的硬件接口。自动驾驶仪可以说是整个4旋翼无人机的核心，是它的大脑。为了完成上述任务，飞控必须有比较强大的处理器，还需要与之配套的传感器，如陀螺仪、加速度计等的配合。飞控可以自己DIY，也可以购买现成的飞控。如果想自己DIY 4旋翼无人机的飞控，可以使用Arduino开放板为基础，利用加载传感器系统进行自行开发。真正从硬件设计到程序编写完整地做一个飞控，需要对单片机、传感器、自动控制算法和软件编程都有一定的了解，其中最核心的问题是如何设计飞控的算法。2. 自动驾驶仪选择的原则市面上有许多性能优异的飞控板可供选择，有开源飞控，也有闭源飞控（也称为商品飞控），比较有名的品牌如KK飞控板、FF飞控板、MWC飞控板、APM飞控板、玉兔二代飞控板、NAZA（哪吒）飞控板、WooKongM飞控板和零度飞控板等。DIY 4旋翼无人机选择飞控板需要注意以下问题。（1） 经济条件： 由于现在DIY 4旋翼无人机飞控发展较快，所以存在一些低端的飞控可供资金紧缺的用户选择。目前广泛流行的开源飞控板中，FF飞控板相对便宜，适合初学者使用； 玉兔二代飞控板适合入门级的学者； KK、MWC和APM更适合有较多经验者。对于那些有特殊需求的人（如高精度的航拍效果），可以选择商品飞控，如大疆创新公司的WooKooM或者零度YSX6飞控板。（2） 操控性能需求： 从操控性来说，KK飞控板及导航板性能先进，使用比较简单，价格适中，采用KK飞控板的4旋翼无人机飞行稳定，很受欢迎。FF、APM和MWC飞控板也都有自稳功能。WookooM或者零度的飞控操控性更好，而且能保证设备安全，但价格高。（3） 特殊功能需求： 对于初学者可以选择FF飞控板。要求性能更好一点，可以选择KK、APM和MWC飞控板。如果想要进行航拍，最好选择NAZA、WooKooM或者零度YSX6等技术成熟的品牌飞控板，因为这些飞控板比其他飞控板更稳定、安全，并具有相关的售后服务，而且可以整机选购，避免了自己再去找配套设备和元件进行安装。3. KK飞控板及GPS导航板韩国KK飞控板采用 MEMS（2轴 1轴）3轴陀螺，拥有比较高的灵敏度和响应精度。马达及舵机输出端口有12个。除支持上一代飞控板原有的布局模式外，它还支持Butterfly、Octo、X8、Y6T、TwinQuad、TwinHexa、Dodeca等新的模式，兼容性极佳。KK飞控板还提供了一个端口连接地面站的通道，使用Xbee或其他数传电台，即可用此通道与计算机软件进行实时通信。GPS导航板与KK飞控板协同工作，并且可以兼容老款KK飞控板。KK导航板集成了数字气压计、GPS模块接口、电子罗盘、3轴加速度传感器和3轴陀螺传感器，此外，还拥一个超声波模块接口及OSD模块接口。它除了能够为4旋翼无人机带来自主悬停、回家、定高功能，还支持双轴云台（侧飞和俯仰）增稳功能。GPS模块内置了一颗微型电池，能够记录GPS星历数据，从而大大缩短下一次启动时的搜星时间。GPS导航板重22克（含GPS模块）。4. FF飞控板FF飞控板是国内模友开发的一种飞控系统，使用了ARM微处理器，价格便宜且易于操作，包含了陀螺仪和加速度传感器，可以实现自稳，并支持增稳云台。但是其程序不开源，而且不支持固定翼； 其采用传感器的灵敏度不够，所以有时感觉也不会太稳定。与FF飞控板连接的4个电调要分别进行独立的油门行程设置，方法是将4个电调和接收机的连线从FF飞控板上全拔下来，取其中一个电调，将它和接收机的第三通道连接，将油门拉到最高，通电后用手摸该电调所连接的电机，听到电机发出嘀嘀连续的两声后，立刻把油门拉到最低，等电机发出嘀嘀嘀 的确认声音，设置完成。接下来完成另外三个电调的油门行程设置。全部完成后，接回所有的连线。接收机通道与FF的连接：副翼通道1（英文AILE） 接FF的CH1；升降通道2（英文ELEV）接FF的CH2；油门通道3（英文THRO）接FF的CH3；方向通道4（英文RUDD）接FF的CH4；第5通道5（英文GEAR）接FF的CH5。5. MWC飞控板MWC是MultiWii Copter的缩写，它是开源飞控，基于开源的Arduino平台。原创作者是来自法国的Alex，他为了打造自己的Y3飞行器而开发了最初的MWC飞控。几年来经过许多高手的参与及共同努力，其开发进度越来越快。现在MWC已经基本成熟，可以支持更广泛的硬件平台、外围设备及更多的飞行模式，让运行MWC的飞控板成为国外开源飞控市场上占有率较高的产品之一。MWC飞控通常有两种版本：（1） Atmega328P版本；（2） Atmega2560版本。其中Atmega328P版本，因为基于Arduino平台，实际上就是一块Arduino ProMini版本 一块GY86传感器，包含MPU6050、HMC5883L、MS5611。其中MPU60X0 是全球首例9 轴运动处理传感器。它集成了3 轴MEMS 陀螺仪，3 轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，如磁力计。HMC5883L 是一种表面贴装并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。MS5611是一款高分辨率气压传感器，分辨率可达到10cm。6. APM飞控板APM飞控系统是国外的一个开源飞控系统，采用的是两级PID控制方式，第一级是导航级，第二级是控制级，能够支持固定翼、直升机、3轴、4轴、6轴旋翼飞行器。APM的功能十分强大，是一款广受模友推荐的飞控板，首先因为其开源，用户可以根据自己的喜好选择录制不同的程序； 其次是其传感器种类很丰富并且精度高。APM飞控系统的主要结构和功能包括以下几个方面。（1） 飞控主芯片Atmega12802560。（2） PPM解码芯片Atmega168328，负责监视模式通道的PWM信号监测，以便在手动模式和其他模式之间进行切换，提高系统安全。（3） 惯性测量单元采用双轴陀螺、单轴陀螺、3轴加速度计，负责测量3轴角速度，3轴加速度，配合3轴磁力计或GPS测得方向数据进行校正，实现方向余弦算法，计算出飞机姿态。（4） GPS导航模块为Lea5h，负责测量当前的经纬度、高度、航迹方向和地速等。（5） 3轴磁力计模块为HMC58435883模块，负责测量飞机当前的航向。（6） 空速计为MPXV7002模块，负责测量飞机空速（误差较大，而且测得数据不稳定）。（7） 气压计采用BMP085芯片，负责测量空气压力，用以换算成高度。（8） AD芯片为ADS7844芯片，将3轴陀螺仪、3轴加速度计、双轴陀螺仪输出温度、空速计输出的模拟电压转换成数字量，以供后续其他模块计算。7. 玉兔飞控板玉兔飞控板采用32位ARM处理器以及最新的传感器，采用自主研发的软件，设置界面简单友好，飞行稳定，安全可靠，简单连接好飞控板后采用默认设置就可稳定飞行。基本板已包含高精度数字3轴陀螺和数字3轴加速度计，结构紧凑，体积小，不用附加任何板就可以实现稳定和平衡功能，还可以外接扩超声波、气压计、3轴地磁传感器、GPS等实现定高、定点、自动起降等更多的功能。8通道遥控输入、8通道马达舵机输出，支持航拍云台自动稳定，输出通道的模式可以由用户定义。它自带USB接口，不用加扩展板就可以实现PC升级和参数调整。提供PC升级工具，随时根据大多数客户要求改进程序并能在线升级。基本功能特点包括以下几个。（1） 主处理器，ARM32位，主频50MHz。（2） 板载高精度数字3轴陀螺仪和3轴加速度计，实现自动稳定和自动平衡。（3） 8路接收通道，除了主要的4个摇杆通道外，还可以定义辅助开关通道或云台控制通道。（4） 8路16位高精度PWM输出通道，可定义50～500Hz模拟数字舵机或非标准电调信号。（5） 输出混控支持GIMBAL、BI、TRI、QUADP、QUADX、Y4、Y6、HEX6、HEX6X、8路接收道、8通马达舵机、8通LED接口、报警器接口、USB接口、气压计、地磁罗盘扩展板设置状态灯、ARM主控芯片、3轴陀螺仪、3轴加速度计、GPS、超声波、电池电压、2 OCTOX8、OCTOFLATP、OCTOFLATX、FLYING_WING、FIEXD WIND等模式，还可以根据客户要求增加其他混控模式。（6） 可选择多种输出模式： 默认电调输出330Hz，舵机输出47Hz信号。8. NAZA飞控板NAZA（哪吒）飞控板是DJI公司出产的一款多旋翼飞控，主要版本有NazaM、NazaM Lite、NazaM V2和NazaH。对于不想使用类似于APM一样复杂操作的用户来说，NAZA的飞控更合适。同样，由于其有正规厂商，所以售后的一些服务比其他开源的飞控板要更好，而且可以保证更高的安全性。NAZA飞控板以创新的AllinOne设计理念，将控制器、陀螺仪、加速度计和气压计等传感器集成在了一个更轻、更小巧的控制模块中，同时提供DBus支持，支持在线升级，功能、硬件均可扩展。它不仅继承了DJI产品优异的飞行稳定性，更提供了卓越的手感和机动性，使玩家享受更加愉悦的飞行乐趣。基本功能特点包括以下几个。（1） 即插即用的GPS模块，提供精准定位、自动返航、智能方向控制等功能。（2） 在GPS模式下，可以锁定经纬度和高度精确悬停，哪怕在风力较大的情况下，也同样可以在很小范围内稳定悬停。悬停精度在垂直方向为0.8m； 水平方向为2.5m。（3） 多选控制模式，为手动模式（可选手动、姿态、失控保护）、姿态模式、GPS模式。（4） 智能方向控制（CF功能），为航向锁定／返航点锁定。（5） 增强型失控保护，为自动降落go home自动降落熄火。（6） 支持两轴云台，云台舵机多频率支持（8轴时不支持云台）。9. WooKongM飞控板WooKongM多旋翼飞控是DJI公司出产的一款成熟的、面向商用及工业用多旋翼平台的飞控系统。它支持市面上最常见的第三方电调，无须做任何线路的修改。WooKongM集成了高精度的感应器元件，运用了先进的温度补偿算法和工业化的精准校准算法，使系统发挥出稳定、高效、可靠的性能。基本功能特点包括以下几个。（1） 适用9种常用的多旋翼平台／支持用户自定义电机混控。（2） 内置云台增稳功能，内置减振设计。（3） 支持IPAD地面站及手机调参。（4） 精准定位悬停，热点环绕，智能方向控制（智能航向锁定）。（5） 遥控器触发高度返航及遥控器开关触发自动返航。（6） 失控保护和自动返航及降落，主控失去控制信号时，系统会进入失控保护模式。10. YSX6飞控板YSX6是零度公司一款成熟的、面向商用及工业用多旋翼平台的飞控系统，功能强大，采用ARM FPGA经典架构，集成了高精度传感器元件，运用领先的温度补偿算法和工业级的姿态算法，使系统性能更稳定、高效、可靠。飞控设置简单快捷，配备智能化的地面站系统，只需将地面站软件安装在个人的智能手机、平板或计算机上，利用WiFi通信连接飞控即可作为控制飞行器的终端移动设备，具有极大的便携性，使户外航拍变得轻松便利，重212g（含WiFi模块）。基本功能包括以下几个。（1） 语音播报功能，飞行中实时收听高度、距离等播报。（2） 自由航向，航线飞行时，飞行器的机头将实时对准飞行方向。（3） 自动生成航线，系统自动生成航线，并在地图上会显示航线的总长度。（4） 自定义航点，可添加128个航点，灵活设置航点的高度、悬停时间、飞行速度、经纬度等。（5） 精准定位悬停，悬停精度为水平小于1.5米，高度小于0.3米。（6） 超强的抗振性能，抗振性能强，能很好地适应振动性强的大型机架。（7） 内置专业减振模块，提高了飞控的可靠性、抗振性。（8） 功能拓展预留，可选择开通不同版本功能，满足不同飞行作业要求。（9） 支持多旋翼飞行器类型，包括 4，x4， 6，x6，Y6， 8，x8，V8等各种类型。（10） 绕点锁定飞行，飞行器机头始终对着目标点进行绕圈盘旋飞行。3.2.4DIY 4旋翼无人机传感器的类型传感器是感知飞行姿态，识别物体、距离和温度等的仪器。传感器的作用主要是协同配合4旋翼无人机飞控工作，工作程序大致是飞控接收到来自遥控器的信号后，将信息与传感器感知的飞行姿态等数据进行对比判断，然后控制电调的输出，进而调整螺旋桨的转速，控制4旋翼无人机的飞行姿态和稳定。飞控要精准完成控制任务离不开传感器和检测反馈信息，如图35所示。
图354旋翼无人机飞行控制系统示意图
4旋翼无人机需要使用传感器来确定空中姿态，采用的传感器多为惯性传感器。惯性传感器通过测量飞行器的加速度和角度获取飞行器瞬时速度、瞬时姿态和瞬时位置。但使用惯性传感器的一个需要解决的问题就是长时间的精度问题，随着时间增长，因为存在飘移，误差会累积，从而使飞行器状态变化失去控制。加速度传感器可提供额外的参数来抵消掉陀螺仪参数计算时的误差，以确保4旋翼无人机有更好、更稳定的飞行状态。市场上的飞控板自带有各种传感器，选购时要留意是否符合自己的要求。1. 陀螺仪传统陀螺仪利用一个高速旋转的物体所指的方向在不受外力的影响下不改变的原理，来获取系统的转动角度。陀螺具有稳定性和进动性，转动时如果受到外力的作用，陀螺会在自转的同时沿另一个固定轴不停旋转。传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理，因此它主要是一个不停转动的物体，它的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化。但是MEMS陀螺仪的工作原理不是这样的。MEMS陀螺仪利用旋转物体在有径向运动时所受到的切向力（哥氏力），采用振动物体传感角速度的概念，利用振动来诱导和探测哥氏力为而设计的。MEMS陀螺仪没有旋转部件，不需要轴承，可以用微机械加工技术大批量生产。MEMS陀螺仪依赖于由相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力，振动物体被柔软的弹性结构悬挂在基底之上。整体动力学系统是二维弹性阻尼系统，在这个系统中振动和转动诱导的科里奥利力把正比于角速度的能量转移到传感模式。通过改进设计和静电调试使得驱动和传感的共振频率一致，以实现最大可能的能量转移，从而获得最大灵敏度。陀螺仪提供飞行时的平衡参数，即机架与水平面的关系。通过这些参数，飞控可以控制4旋翼无人机平稳飞行。虽然3轴陀螺仪集成比较好，而且性能相对较好，但是因为3轴陀螺仪相对比较昂贵，所以建议采用ENC03，自己用三个两两相互垂直的单轴陀螺仪搭建一个小系统。陀螺仪的选择如表32所示。
表32陀螺仪选择对比
型号比 例 系 数响 应 频 率备注
ENC030.67mVdegsec50Hz单轴LISY300AL88Hz单轴300ADIS16350AMLZ350Hz3轴
2. 加速度计加速度计是一个一自由度的测量加速度的传感器。加速度计由检测质量、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动，这个轴常称为输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着运载体沿敏感轴方向做加速运动时，根据牛顿定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。MEMS加速度计采用了微机电系统技术，具有体积小、重量轻、能耗低等优点，一个MEMS加速度计只有指甲盖的几分之一大小。MEMS加速度计分为压电式、容感式、热感式三种类型。（1） 压电式。压电式MEMS加速度计运用的是压电效应，在其内部有一个刚体支撑的质量块，有运动的情况下质量块会产生压力，刚体产生应变，把加速度转变成电信号输出。（2） 容感式。容感式MEMS加速度计内部有一个质量块，是标准的平板电容器。加速度的变化带动活动质量块的移动从而改变平板电容两极的间距和正对面积，通过测量电容变化量来计算加速度。（3） 热感式。热感式MEMS加速度计内部没有任何质量块，它的中央有一个加热体，周边是温度传感器，里面是密闭的气腔，工作时在加热体的作用下，气体在内部形成一个热气团，热气团的比重和周围的冷气是有差异的，通过惯性热气团的移动形成的热场变化让感应器感应到加速度值。由于压电式MEMS加速度计内部有刚体支撑的存在，通常情况下，压电式MEMS加速度计只能感应到动态加速度，而不能感应到静态加速度。而容感式和热感式既能感应动态加速度，又能感应静态加速度。表33给出加速度计参数对比情况，建议采用MMA7260或者ADXL300。
表33加速度计选择对比
型号量程灵敏度备注
MMA72601.5g2g4g6g800mVg（1.5g）LIS3LV02DL（Q）2g6g11024（g）需要用SPI通信ADXL3303g300mVg3. 磁力计磁力计是利用通电导线在磁场中产生的洛仑兹力来检测磁场强度大小的传感器。洛仑兹力是指运动的带电物体（如电子）在磁场中运动时所受到磁场的作用力。MEMS谐振式磁力计具有灵敏度、分辨力高，驱动和检测方法成熟，且能够满足弱磁场的检测等特点。其工作原理是在悬臂梁中通过一定频率的变电流，其频率等于悬臂梁的谐振频率，这样，当外界有磁场时，悬臂梁中的电流将受到洛仑兹力的作用使悬臂产生振动，振幅和外界磁场强度的大小成正比关系，通过检测振幅的大小就可得到磁场强度的信息。由于悬臂梁工作在谐振状态下，因此振幅会被放大Q倍，从而使检测精度和灵敏度得到大幅提高。4旋翼无人机利用磁力计来检测三个轴向的地球磁场数据，计算出当前的飞行方向。初学者可选择飞思卡尔公司的MAG3110，它是一种小型、低功耗、数字3轴磁力计，可与加速度计结合使用，以产生定位准确的独立罗盘航向信息。4. 气压计地球上的大气压是随高度的变化而变化的，它与海拔高度的关系是： 高度增加，大气压减小。在3000m范围内，每升高12m，大气压减小1mmHg（汞柱），大约133Pa（帕）。气压计测量高度的原理是利用大气压与海拔高度的关系，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，例如在导航仪上面，可以通过高度计准确判断出位置高度。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。初学者可选择MEAS（瑞士）公司的MS5611高分辨率气压传感器，其分辨率可达到10cm。5. 超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，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340ms，根据计时器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物的距离。4旋翼无人机使用超声波传感器的目的是要识别自身与物体的距离，以避免撞上其他物体。6. 全球定位系统全球定位系统（GPS）是指以卫星为基础的无线电导航定位系统，它具有全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。由24颗沿距地球12000千米高度的轨道运行的GPS卫星组成，它们每天24小时不停地发送回精确的时间及其位置，在地球上的GPS接收器同时接收3～12颗卫星的信息，并由接收器的GPS芯片解读这些信息。用接收时间减去发送时间可得到信息在空中传输所用的时间，然后乘上传输速度（光速），就得出卫星到GPS接收器的距离了。GPS接收器利用GPS卫星发送的信息确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们之间的距离。每个GPS卫星都有4个高精度的原子钟，同时还有一个实时更新的数据库，记载着其他卫星的现在位置和运行轨迹。当GPS接收器确定了一个卫星的位置时，它可以下载其他所有卫星的位置信息，这有助于更快得到其他卫星的信息。计算出至少4个卫星的相对位置后，GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。本来接收器以地面点的三维坐标为待定参数，只需要测出三颗卫星到地面点的距离就可以确定该点的三维坐标了。但为了消除可能存在的时间同步误差，将这种误差也作为一个待定参数，因而对于每个地面点，实际上至少需要观测4颗卫星至地面点的卫地距离数据。为了抵抗风的干扰，及时修正空间位置的偏移和提高悬停飞行稳定性，4旋翼无人机空中定位坐标是靠综合使用GPS、气压计和超声波传感器三种传感器来实现的。它首先通过GPS读数来了解自己所处的空间坐标，然后采用气压计来读取高度参数，及时修正GPS高度数据可能存在的误差，最后用超声波传感器来确保空间坐标周围的净空度。7. 红外传感器红外传感器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。红外传感器可以探测具有一定温度的物体，使用时可以避免碰触动物或人体。红外传感器分光子和热敏感探测器两大类型。（1） 热探测器。利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。（2） 光子探测器。利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象。8. 电子罗盘电子罗盘也叫数字指南针，是利用地磁场来确定北极的一种设备。虽然GPS在导航、定位、测速、定向方面有着广泛的应用，但由于其信号常被地形、地物遮挡，导致精度大大降低，甚至不能使用。为弥补这一不足，可以采用组合导航定向的方法。高精度电子罗盘产品正是为满足用户的此类需求而设计的。它可以对GPS信号进行有效补偿，保证导航定向信息100%有效，即使是在GPS信号失锁后也能正常工作，做到丢星不丢向。三维电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿； MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。电子罗盘具有以下特点。（1） 三轴磁阻效应传感器测量平面地磁场，双轴倾角补偿。（2） 高速、高精度AD转换。（3） 内置温度补偿，最大限度减少倾斜角和指向角的温度漂移。（4） 内置微处理器计算传感器与磁北夹角。9. 激光扫描测距雷达激光扫描仪是利用扫描技术来测量工件的尺寸及形状等的一种仪器，激光扫描测量系统基于激光测距原理，采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，通过旋转的光学部件发射形成二维的扫描面，以实现区域扫描及轮廓测量功能。激光光源为密闭式，不易受环境的影响，且容易形成光束，常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，而扫描仪为旋转多面棱规或双面镜，当光束射入扫描仪后，即快速转动使激光反射成一个扫描光束。光束扫描全程中，若有工件挡住光线，则可以测知其直径大小。二维激光扫描测距系统可以实现360一定范围内的激光测距扫描，产生所在空间的平面点云地图信息用于地图测绘、机器人定位导航等应用。因为激光扫描测距雷达一般用于测高或者避障，它们产生的微小偏差不会对飞行器造成很大的性能下降。因此，一般可以认为出产的传感器已经足够精确。3.2.5DIY 4旋翼无人机遥控系统的选择1. 4旋翼无人机遥控系统的定义和组成
DIY 4旋翼无人机的遥控系统是人与无人机联系，并对无人机进行操纵和控制的无线遥控设备，属于无线电遥控装置一类。无线电遥控利用电磁波，在远距离上按照人们的意志实现对物体对象的无线操纵和控制，这种无线控制的方式就叫做无线电遥控。从无线电遥控的定义上看，所有能够实现无线遥控的控制系统，都应视为无线电遥控装置。4旋翼无人机遥控系统由遥控发射机（也称为遥控器）和遥控接收机两部分组成。一般发射机握持在地面驾驶员（飞手）的手中，而接收机安装在4旋翼无人机机架上。发射机用来发射信号，接收机用来接收信号，并对收到的信号进行解码和输出到电调（如图36所示）。遥控系统的操纵性能很大程度上影响了无人机的飞行状态，同时，地面驾驶员的操纵水平也会影响无人机的飞行状态，所以在完成DIY 4旋翼无人机后需要多多练习操作技术。
图364旋翼无人机遥控信号接收处理示意图
2. 4旋翼无人机遥控系统的功能和参数1） 功能地面驾驶员用遥控器发送遥控指令传送到接收机上，接收机解码后传给自动驾驶仪（飞控板），自动驾驶仪根据指令控制操纵4旋翼无人机做出各种飞行动作。遥控器可以进行一些飞行参数的设置，例如油门的正反、摇杆灵敏度大小、舵机的中立位置、通道的功能定义、飞机时间记录与提醒、拨杆功能设定。高级功能还有4旋翼无人机回传的电池电压、电流数据等。2） 参数（1） 频率： 4旋翼无人机遥控系统常用的无线电频率是72MHz与2.4GHz，目前采用最多的是2.4GHz遥控器。2.4GHz技术属于微波领域，其优点是频率高、同频几率小、功耗低、体积小、反应迅速、控制精度高。2.4G微波的直线性很好，换句话说，控制信号避让障碍物的性能就差了。控制模型过程中，发射天线应与接收天线形成直线，尽量避免4旋翼无人机与遥控发射机之间有很大的障碍物。（2） 调制方式： 通常调制方式有脉冲编码调制（PCM）和脉冲位置调制（PPM）两种，其中PCM是信号脉冲的编码方式，PPM是高频电路的调制方式。PCM编码的优点不仅在于有很强的抗干扰性，而且可以很方便地利用计算机编程，不增加或少增加成本，实现各种智能化设计。相比PCM编码，PPM比例遥控设备实现相对简单，成本较低，但较容易受干扰。（3） 通道： 一个通道对应一个独立的动作，一般有6通道和10通道。4旋翼无人机在飞行控制过程中需要控制的动作路数有上下、左右、前后、旋转，所以最低需要4通道遥控器。通道数决定了可以控制飞行器完成的功能，常见的有6通道、7通道、8通道、9通道和12通道，不同的通道可用于实现不同的功能。通道多可以完成更多的功能，一般选择6通道以上的遥控器，最好的选择是8通道遥控器。（4） 美国手和日本手： 美国手和日本手指的是遥控器上遥控杆对应的控制通道的设置不同。美国左手操作杆是升降 偏航，右手为俯仰 侧飞，而日本手则相反。目前，国内以美国手遥控器为主。（5） 油门： 遥控器上油门杆最低点为0油门，最高点为100%油门。常用遥控器上的油门有直接式油门和增量式油门两种，其中直接式油门不会自动回中，主要对应的是期望的推力的大小； 增量式油门是松手油门自动回中，这种油门大小对应的是期望的速度大小，当油门回中时则4旋翼无人机的期望速度为零，也就意味着4旋翼无人机在当地悬停。
3. 4旋翼无人机遥控系统的常用频段DIY 4旋翼无人机的遥控系统被用于设定4旋翼无人机的预期姿态，通常使用2.4GHz频段进行通信。2.4GHz无线电遥控器是DIY 4旋翼无人机使用最普遍的遥控器。24GHz无线技术是一种短距离无线传输技术，供开源使用，工作在ISM频段。ISM频段是工业、科学和医用频段。一般来说，世界各国均保留了一些无线频段，以用于工业、科学研究和微波医疗方面的应用。应用这些频段无须许可证，只需要遵守一定的发射功率（一般低于1W），并且不要对其他频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一，其中24GHz为各国共同的ISM频段，因此WiFi、蓝牙、ZigBee等无线网络，均工作在2.4GHz频段上。2.4GHz无线电遥控器具有以下优点。（1） 使用2.4GHz无线信号，处于国际规定的免费频段，不需要向国际相关组织交纳任何费用。（2） 由于2.4GHz频段的频带宽度远宽于72MHz、40MHz、35MHz等频段（72MHz频段仅含50个频点，2.4GHz可含400个频点），因此其重频概率远低于使用其他频率遥控器。（3） 2.4GHz电磁波直线性好，所需天线较短，因此2.4GHz遥控器体积小、重量轻、使用方便。（4） 可用频点数多，加之2.4GHz无线电波绕射能力较强，在有障碍物遮挡情况下不易失控。（5） 操作手感好，有效范围远。市面可供选购的DIY 4旋翼无人机遥控器种类有很多，如天地飞、华科尔、JR和Futaba等品牌的遥控器。初学者入门时可以选择天地飞的遥控器，相对来说比较便宜。如果要想用更好一点的遥控器，则可以选择JR和Futaba等品牌。DIY 4旋翼无人机的遥控系统除了采用常规的2.4GHz无线电遥控器外，也有采用蓝牙、WiFi、ZigBee等网络通信方式作为遥控器的方案。这类遥控系统通常直接使用对应的网络协议进行通信，并用自己的数据格式进行数据的数字化传输。相比常规传统的2.4GHz无线电遥控器，它们的优点是更加精确和量化，但其缺点是通信距离还比较近，程序编写相对复杂，实际应用比较少。4. 4旋翼无人机遥控器4旋翼无人机遥控器是用来发射操控无人机指令的设备，大多为盒式按键手持小型遥控发射机。遥控指令都是通过机壳外部的控制开关和按钮，经过内部电路的调制、编码，再通过高频信号放大电路由天线将电磁波发射出去。有关4旋翼无人机遥控器（如图37所示）的知识需要了解以下几方面的内容。
图37常用2.4GHz无线电遥控器各通道示意图
1） 跳频技术无线电遥控器采用各国共同的2.4GHz频段，该频段对所有无线电系统都开放，现在已有众多的无线电传输系统集中工作在该频段上，包括WiFi、蓝牙、ZigBee等无线网络等，因此实际使用中经常会遇到不可预测的干扰。跳频技术把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列（即一定的规律，技术上叫做伪随机码）不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰； 跳额的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术可使这个窄带成百倍地扩展成宽频带，使干扰可能造成的影响变得很小。2） 对码对码是遥控器和接收机在使用前需要进行发射机和接收机的对频操作，具体来说是接通接收机和发射机电源之后进行的一系列操作，以便使接收机和发射机之间存在信号的验证，即在开机后使用同一组频道，这样接收机就可以马上收到遥控器的信号。然后遥控器把自己将要使用的频道值发送给接收机，可以固定发一段时间或者接收机收到就不发了，然后遥控器就切换到自己的频道上。接收机收到频道数据后也切换到相应的频道上，并可以把频道数据记录起来，这样下一次开机就不用对频了。3） 油门摇杆位置所谓遥控器油门是指4旋翼无人机控制供电电流的大小，电流大，电动机旋转得快，飞得高，力量大。反之同理。遥控器控制4个飞行动作的4个通道在发射机的摇杆上面，而其他的通道往往以旋钮或者拨动开关的形式放在遥控器面板的上方。根据摇杆与通道的配置关系，遥控器可以分为左手油门（美国手）与右手油门（日本手）两种，如图37所示。一般认为，日本手由于两手分开控制两个最重要的姿态量，比较适合航拍和新手使用，而美国手更适合固定翼航模。国内曾经日本手较多，而现在美国手逐渐多了起来。4） 微调滑块为了使摇杆的调节更加精确，在各个摇杆的旁边设有微调滑块。微调滑块可以比较细微地调节输出的上下限。例如，油门数值本应是5%~10%，但是现在偏离到了6%~10%，就应将加减油门摇杆旁边的微调滑块向下滑动，使数值恢复为5%~10%。很多飞控在解锁时需要低油门数值，如果不小心将油门微调滑块调得过高，就会导致无法解锁。3.3DIY 4旋翼无人机的组装DIY 4旋翼无人机组装的基本任务是将硬件按需求合理地安装，并根据硬件配置与使用要求安装合适的软件。在组装工作进行的过程中，每完成一道工序都要做仔细的质量检查； 全部组装工作完成后，要对全机做更加严格的质量检测和运行调试。所有的质量检查和调试情况都要及时记录下来。3.3.1DIY 4旋翼无人机组装前的准备工作DIY 4旋翼无人机组装工作的质量对其最后的使用质量和飞行安全保障有紧密的关系，因为组装过程中每项工作的准备、实施和检测调试结果都会对最后的使用产生直接或间接的影响，其中组装前的准备工作尤为重要，它对组装后序工作的进展起到指导性的作用。1. 确定组装方案组装工作的第一步是要制定组装方案，要拟定符合自己要求的配件清单，如表34所示。根据配件清单检查组装所需的零部件是否齐全，除了要清点实物以外，还要检查相关的产品说明书、图纸、产品合格证、保修单是否齐全。清点过程发现的问题要记录下来，并及时解决。如果发现缺少零部件，要立即补充。购买零部件最好找信誉好、有实力的知名公司购买，确保售后服务有保障。如果发现有假冒伪劣的零部件，要立即退换或重新购买合格的产品。
表34DIY 4旋翼无人机配件清单
名称品牌型号、规格单位数量单价（元）总价（元）备注机架叶片电机电调电池充电器飞控板遥控接收机遥控器合计（元）2. 准备组装工具和设备正式开展组装工作前，除了要确定配件方案，列出组装清单外，还要清点列出组装工具和设备清单，如表35所示，要将进行组装工作所需的工具和辅助材料清点列表。别以为使用的都是些日常常用的不起眼小工具，如果不能事先准备好，就可能会影响组装工作的顺利进行。
表35DIY 4旋翼无人机组装工具和设备清单
名称品牌型号、规格单位数量摆放位置备注起子电烙铁、焊锡热缩管尖嘴钳剥线钳万用表热风枪3. 组装时的注意事项（1） 要仔细阅读组装用零部件的用户手册、使用或安装说明书、图纸，详细了解和熟悉其品牌、型号、规格、性能、特性以及安装注意事项等。（2） 要摆放好组装工具的位置及零件的顺序，以保证组装流程简捷、顺畅，组装节拍协调，组装方法可靠、方便且有效。（3） 要优先保证关键或重要零配件，如桨片、电机、电调、飞控、传感器和遥控器等性能参数的精度和产品质量，进而确保整体质量。（4） 组装使用的工具和设备，其精度应满足组装精度需要，质量应稳定可靠且寿命长。（5） 在组装过程中一定要注意正确的安装方法，不可粗暴或强行安装，因为稍微用力过度就有可能造成零部件变形或损坏。对于安装位置不到位的零部件不要强行使用螺钉或螺栓定位。（6） 对于要用多个螺钉或螺栓固定的组件，要经过先带上螺栓、轻拧紧、初拧紧和终拧紧4个步骤，而且必须依次对称拧紧对角线上的两个螺钉或螺栓，以保证坚固质量。（7） 在组装过程中对所有的零配件都要轻拿轻放，应避免手指碰到卡板上的集成电路组。（8） 要建立组装质量日记，把组装过程用笔全程准确记录下来，写到质量日记中。3.3.2DIY 4旋翼无人机自制或组装机架1. 自制轻型4旋翼无人机的机架
轻型4旋翼无人机的机架一般较大，可以DIY的成分比较多，例如，可以用废弃的硬盘盒、玻璃钢、铝片等加上手钻自行加工，主要可以分为中心板、四臂、电机固定座以及起落架等部分。中心板是机架的核心，用于固定4个悬臂，一般上面会有45mm45mm的安装孔用于安装飞控板。中心板有两层，悬臂通过中心板上的固定螺栓固定到两层中心板的中间。悬臂的顶端有电机座固定螺孔和起落架固定螺孔。电机座在购买电机的时候会有附送，通过螺丝将电机固定到电机座上，然后用螺丝将电机座固定到四臂上，如图38所示。
图38自制轻型4旋翼无人机的机架示意图
2. 用KT板自制机架自制机架所使用的材料各式各样，其中包括用KT板来自制机架。KT板是一种PS（聚苯乙烯）发泡板材，板体挺括、轻盈、不易变质、易于加工，并可直接在板上丝网印刷、油漆（需要检测油漆适应性）及喷绘，广泛用于广告展示、建筑装饰、文化艺术及包装等方面。KT板比较成熟的生产工艺可分为冷复合与热复合，对应的称为冷板和热板。冷板板面平整，板材整体硬度高，因而在航模制作当中，常使用冷板。在固定翼航模运动中，KT板材料飞机屡见不鲜。一方面是因为飞机本身低速、重量轻、过载小的特点，另一方面也是由于KT板本身的强度基本上符合飞行要求。在面积大、受力强的地方，需要用一到两根3～6mm直径的玻璃纤维杆或者碳纤维杆做加强，这样的组合，使强度和重量有了最佳的配比和平衡。4旋翼无人机在飞行过程中，不会像固定翼航模那样有较高的速度、较大的过载。但由于结构的特殊性，4旋翼无人机自身的重量比固定翼航模稍重，在使用KT板材料做主体的同时，使用玻璃纤维杆来加强，理论上能承受住飞行时电机的拉力、飞行器自身的重力等。因此，使用这种KT板加玻璃纤维杆的组合，来代替普通机架是可行的。1） 机架设计AutoCAD软件中参照市场上销售的普通机架，画出适合KT板机架的零件设计图。其中，每个机臂使用KT板，有三层，其中间用两根直径为5mm的玻璃纤维杆加强。中心板使用轻木板，有上下两层，使用热熔胶和尼龙扎带连接机臂，为不可拆卸式。将图纸送至模型店加工，为了制作精确，使用激光切割机加工，制出KT板4旋翼无人机所需零件。2） 机架制作KT板与KT板之间、KT板与玻璃纤维杆之间、KT板与中心板之间均主要使用热熔胶粘接，强度符合要求。两层中心板之间夹玻璃纤维杆，用尼龙扎带扎紧，上热熔胶固定。用KT板自制的机架承载较小，只适合小载重、低过载的DIY 4旋翼无人机，不适合大中型机。3. F450机架的组装如果不想自制机架，到市场上购买成品机架也非常方便，既可以网购，也可以到商店现购。现以DJI公司的F450机架为例，说明机架的组装步骤和相关注意事项。1） F450机架的规格参数DJI F450是DJI公司出产的一款机架，目前在市面上较为流行。进行组装之前，先要仔细阅读该产品说明书。由于F450机架结构简单，说明书上只展示了组装结构图，根据其内容，就能够掌握F450的组装方法。但若要使用原厂电调，则还需要将4只电调焊接在机身下板上。F450机架的规格参数如下。（1） 对称电机轴距： 450mm。（2） 机架重量： 282g。（3） 起飞载重： 800~1200g。2） F450机架的组装过程单独安装机架时比较简单，仅仅是不停地拧螺丝。但还是要注意托架较为脆弱，安装时不要损坏了托架。机架的安装步骤如下所述。（1） 将4个悬臂与一个托架固定。托架需要在悬臂之上，安装时只需要将托架的4个孔对准悬臂的4个孔，然后拧上螺丝。安装时按照对角线的分布安装，若需要拿放，需要用双手分别抓握两个悬臂。（2） 电池托架安装。安装电池托架时应该将安装好的机架翻过来，让悬臂上的脚朝上。固定电池托架的螺丝共有8个，每个悬臂上需要两个来固定电池托架。安装时需要先将电池托架平放在机架上，并将电池托架上对应的螺丝孔与其对齐，分别将4个悬臂的螺丝安装并固定好后就完成安装了。到此，整个机架的安装就完成了。3） 机架组装完成后应该考虑的问题（1） 飞控安装的位置（可以同时考虑飞控的方向的朝向），以飞控为中心考虑其他部件的安装。（2） 电调安放的位置和电调的电源线和信号线的走线方式。（3） 电机的安装位置。此时要注意机架上固定电机的螺孔及螺丝是否符合规定。同时，还要注意电机安装桨后，两桨是否会有交叉。（4） 其他设备的安装。例如，安装接收器或GPS时需要考察是否有安装这些部件的位置，应既不影响原本走线方式，也不会妨碍桨的旋转，同时不受其他部件的电磁干扰。3.3.3DIY 4旋翼无人机整体组装前的准备1. 整体电路接线要求
DIY 4旋翼无人机整体电路接线的要求如图39所示。
图39整体电路接线示意图
（1） 4个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连一起），并接到电池的正负极上。（2） 电调三根黑色的电机控制线，连接电机。（3） 电调有个BEC输出，用于输出5V的电压，给飞行控制板供电，并接收飞行控制板的控制信号。（4） 遥控接收器连接在自动驾驶仪上，输出遥控信号，并同时从飞行控制板上得到5V供电。2. 线路的焊接1） 香蕉头的焊接刚买回来的部件中的线头没有经过处理，只是一些裸露的线头。如果简单将这些线头绑在一起，可能会因为电流过大导致绝缘胶带烧毁，而且不便于拆卸。为了使安装拆卸方便，现在普遍使用香蕉头作为电机和电调连接的接头。电机线、电调线分别焊接香蕉头时，都需要使用电烙铁、焊锡、香蕉头。电烙铁要60W以上，焊锡质量要优良，中空带助焊剂。在焊接时，需要将香蕉头立起来，在没有专用的工具时可以使用钳子代替。然后将电调线或电机线与各自的香蕉头端焊接起来。焊接完成及检查焊接牢固后，需要套上热缩管。热缩管是一种受到高温的熏烤后会缩小的空心管，一般用于包裹线路的接口部分。使用热风枪给热缩管加热，使其收缩包紧线路的接口，起到绝缘作用。2） 电调之间的焊接电机连接电调尽量不使用香蕉头，以消除接触不良的隐患。连接多个电调和电池时，使用F450机架的可以通过电池托架连接。使用其他机架安装的4旋翼无人机，则可以通过它们特有的连接方式来连接。连接方式要求如下。（1） 区分正负极： 规定红色的线为正极，而黑色的线为负极或接地线。（2） 焊接： 4个电调的正负极需要分别焊接在一起（红色线并联一起，黑色线并联一起），焊接部分由绝缘胶布包裹，以防漏电或短路。电调的正负极分别连接到电池的正负极上。3） T形头焊接电池与电调之间采用T形头连接。焊接时要根据电池T形头的正负极（红色线为正极，黑色线为负极）来区分正负极。3.3.4DIY 4旋翼无人机的整体组装1. 安装电机和电池
将电机固定在悬臂上。安装电机时，需要注意将电机固定牢固、稳定。电池是为4旋翼无人机提供能源的部件，在安装时需要注意不能让其短路，也不能将其安装在容易受到冲击的部分。为了保证电池的散热，不要将电池封闭起来。（1） 在固定时，需要检查电池是否固定牢固，为以后的测试和飞行做好第一次检查。（2） 要使用一条固定用的绳子（最好是带状）将电池固定牢。（3） 校正电机座水平和每个电机臂与中心板的轴距。有条件时可使用数字角度仪测量每个电机座与中心板的角度，确保其完全水平。没有数字角度仪亦可采用气泡水平计，当然测量精度略差。测量每个电机臂与中心板的轴距一致。以上校正是为了消除低效的动力输出和电机自身角度误差带来的额外能量消耗。2. 安装电调将电机和电池固定好以后，接着要安装电调，此时注意不要将电池短路。电调与飞控连接时是有顺序的，这样飞控才能识别出电调控制的电机是哪个电机，才可以给出正确的判断。安装时还需要注意安装的线路走线方式。通常新电调到手后，根据说明书复位电调设置一次，然后低压保护设置为最低电压，关闭电调刹车，定速。设置完毕后在未安装螺旋桨的情况下，再次确认每个电机的转向是否与飞控说明书中对应的多旋翼无人机电机转向一致。如飞控调参软件提供测试电机功能，则应逐个测试电机是否轴位正确，是否转向相符。3. 安装飞控飞控的正面方向决定了飞行器的前行方向，一般的飞控都有一个指示箭头指向飞控的正前方，因此安装飞控时要特别注意飞控正面方向的朝向。同时，除了飞控的正面，还要知道自己向飞控中烧录的程序是什么。在安装前需要将配件都整理好，包括飞控板、飞控托架、六棱柱及与之匹配的螺丝。将4个六棱柱固定在飞控托架的4个孔上，将飞控放置好，拧上螺丝。（1） 飞控与电调线路连接： 电机1、电机2、电机3和电机4分别对应于飞控上的M1、M2、M3和M4针脚。连接时需要将对应电机的电调的信号线连接到对应针脚上。同一个电调的信号线也需要按顺序连接针脚，飞控针脚上标有三个标记，分别为S、 和GND，表示信号、电源正极和接地线。与电调线的颜色对应关系是S对应白色线；对应红色线； GND对应黑色线。每一个电调都要按这个顺序连接。（2） 飞控与遥控接收机连接： 在飞控连接遥控接收机时需要仔细查看说明书，了解应该如何连接遥控接收机的针脚。例如，在KK飞控中只有4组针脚，分别对应着AIL（副翼）、ELE（升降舵）、THR（油门）和RUD（方向舵），必须对应连接在遥控接收机上。4. 失控返航设置失控触发通道的接线尤其需要注意牢靠，市面上出售的飞控触发失控返航以单通道触发为多，但也有采用多通道的。要在未安装螺旋桨的情况下正确设置和验证失控返航，例如DJI WookongM需要油门通道15%以上和另一通道设置为特定舵量触发，因此需要两个通道正确设置失控返航。设置后通过调参软件可在地面验证设置和关闭遥控器确认效果。5. 排除磁性物体市面上出售的飞控板大多都采用了GPS 地磁罗盘数据融合方式来提高飞控定点稳定度。由于地磁极易受干扰，因此在安装多旋翼无人机时，务必要认真检查天线、安装盖等是否有磁性，有磁性的部件需要移除，以避免干扰飞控的正常工作。3.4DIY 4旋翼无人机的调试DIY 4旋翼无人机在组装工作完成后就变成了待检的组装产品，在进行真正的飞行之前，为了保证安全，还要做好各项调试工作。调试工作包括测试和调整两方面，测试主要是对各项技术指标和功能进行测量和试验，以确定组装产品是否合格； 调整主要是对组装结构、电子线路和电气参数进行调整。3.4.1DIY 4旋翼无人机无桨调试DIY 4旋翼无人机的调试工作按阶段可分为有桨调试和无桨调试两类，其中无桨调试顾名思义就是指不带桨片的调试方式。采取这种调试方式虽然不能排除所有的问题，但是可以发现存在的绝大部分问题，其主要优点是在开展调试工作的初期，能避免因桨片旋转可能带来的危险。1. 连接线路检查调试（1） 飞控板与电调连接线路。检查飞控针脚上的三个标记是否与电调线的颜色对应。除了线序，还要区分电调的顺序，检查电调连接的电机是否连接到对应的飞控板上的电调针脚。（2） 飞控板与遥控接收机连接线路。遥控接收机不需要额外电源，其电源由飞控板提供。检查遥控接收机的通道。遥控接收机通道是6通道，检查其对应方式是否正确。（3） 检查所有连接线路准确无误后，在电路通电之前，先测试工作电压，检查插头方向，然后可以接通电源（连接电池），进行首次通电测试。检查飞控板、电调和电机是否可以正常通电。2. 遥控器检查调试遥控器检查的内容主要是通电后是否可以接通发出信号。不同产品的遥控器与遥控接收机的匹配操作是不同的，这里以天地飞WFT06XA遥控器为例。1） 遥控器对码（1） 接通电源后，按住接收机（型号为WFR06S 2.4GHz）上的SET键，直至STATUS进入慢闪状态。（2） 按住遥控器上的SET键开机（按住SET键不松手，将电源开关拨动到开机处），然后松开SET键。（3） 再次按下SET键，进入对码功能。这时，遥控器上橙色灯STATUS常亮。（4） 长按SET键，至橙色灯慢闪，进入对码状态。（5） 等待对码成功，对码成功时遥控器绿灯常亮，接收机指示灯熄灭。在对码成功后切断4旋翼无人机和遥控器的电源。2） 检查电机工作是否正常（1） 遥控器和接收机对码成功后，接通4旋翼无人机电源，再打开遥控器电源（切记不可推动遥控器摇杆）。等待遥控器与接收机连接。（2） 在遥控器与接收机连接成功后，开始解锁飞控（解锁后，推动飞控油门即可使电机转动）。遥控器有日本手和美国手之分，两者解锁方式也不同。解锁后飞控上的灯会常亮，表示已经解锁。（3） 检验电机旋转方向。经过以上两步后可以推动油门，在推到一定程度时电机会开始转动。油门推得越多，电机转速越高。判断电机的旋转方向方法： 准备一个纸条（宽1～2cm，长5~8cm），拿这张纸条的一端，使纸条另一端接触转动的电机，查看纸条弯向哪一端来判断电机转动方向。如果电机方向选择不正确，可以切断电源，然后交换电机的任意两根线即可。（4） 遥控器中点校准： 将飞控板PITCH电位计逆时针旋转到底，遥控器上的微调全部回中，打开发射机电源。接通KK飞控电源，KK飞控上的LED会闪动数下。稍等两秒，又闪动一下。KK飞控断电，PITCH电位计调回默认位置。（5） 校准油门行程： 将YAW电位计逆时针旋转到底，遥控器油门调到最大（遥控器不能断电）。接通飞控电源，在LED灯快速闪烁几下后等待电机发出嘀嘀两声后，快速把油门拉到最低，电调短音数下，然后一声长音，校准完成。此时推动油门，4个电机会同时启动。断开飞控电源和遥控器电源。YAW电位计调回默认位置。在逐个给电调加电校正油门行程的情况下，有可能会出现其中某个或多个电机启动微调级别启动不一致的情况，需重校油门行程，直到所有电机同步启动和停止。（6） 将遥控器油门微调，向下拨动一些（不宜过多，否则电机无法提供足够动力）。接通飞控电源，打开遥控器开关，等待遥控器与接收机连接。遥控器与接收机连接成功后，将油门置为最低。缓慢推动油门，电机就会慢慢开始转动。在调整完毕以后需要将飞控再次锁定。3.4.2DIY 4旋翼无人机有桨调试有桨调试是对安装上螺旋桨的4旋翼无人机进行的调试。在安装桨片时首先要将飞控板和电调断电，其次要根据桨片的正、反对应不同的电机安装，并在安装完桨片后要检查是否固定牢固。在安装完桨片后就可以开始正式进行有桨调试工作了。1. 有桨调试步骤在进行4旋翼无人机有桨调试时必须要时刻注意安全。首先要保证人身安全，其次是保证器械不会受到过度的损伤。必须按照调试说明书的要求，遵照一定的安全步骤进行调试，调试步骤如下所述。（1） 遥控器校准。遥控器校准主要是微调中点校准和油门行程校准。（2） 螺旋桨平衡调试。在安装螺旋桨之前，必须对桨片进行静平衡和动平衡的调试检查，目的是减少震动。螺旋桨静平衡是指螺旋桨重心与轴心线重合时的平衡状态； 螺旋桨动平衡是指螺旋桨重心与其惯性中心重合时的平衡状态。桨片出现不平衡的情况时，可以通过贴透明胶带到轻的桨叶，或用砂纸打磨偏重的螺旋桨平面（非边缘）来实现平衡。（3） 安装螺旋桨。对于不同的电机和桨片其安装方法会有所不同，要按说明书的要求安装桨片。（4） 系留试飞。第一次调试飞行时，为防止出现4旋翼无人机到处乱飞的现象，需要用一根绳子系住4旋翼无人机，限定其飞行范围。（5） 测试飞行。① 接通电源、连接遥控器。在确认一切正常后，此时就可以接通电源，然后打开遥控器开关，等待遥控器与接收机连接。② 解锁飞控。解锁后，油门要保持最低。③ 缓慢推动油门（不要移动其他摇杆），注意观察4旋翼无人机的起飞状态。如果出现较大的偏斜马上拉下油门，避免出现意外，并且锁定飞控断开电源，然后检查问题所在，排除问题后重新开始测试。④ 检查方向控制： 测试完成油门控制无误后，即可开始测试遥控器在其他通道的使用。来回轻微地移动摇杆测试4旋翼无人机是否可以按照指令完成相应的飞行。若不能完成相应的飞行，则需要缓慢拉下油门，让4旋翼无人机平稳着陆，锁定飞控，断开电源，然后排除遇到的问题。这一步骤需要反复实验多次，尽可能多地发现问题并解决问题。2. 调试完成后的首飞解开系留绳开始首飞时，要注意保持平稳起飞，平稳降落。进行首飞的操作步骤如下。（1） 选择场地。4旋翼无人机的飞行需要一个安全的环境，所以在首飞时需要选择一个开阔的场地，如没有河流或水潭的地方，并且人流量必须很少。（2） 选择天气。4旋翼无人机飞行时受天气条件的影响很大，特别是首飞，需要有好的天气条件，不能有太大的风，这一点很重要。（3） 首飞前的检查。首飞前必须对全机再进行一次全面检查，内容包括机架是否固定牢固； 飞控板、电机和电调是否完好，固定是否牢固； 电池是否电量充足等。（4） 接通电源。确保检查无误以后，就可以接通电源。（5） 解锁飞控。接通电源，经过几秒钟的等待，遥控器就会连接上接收机，并且飞控板也启动了控制系统。注意美国手和日本手的区分，解锁后保持油门位置最低。（6） 起飞。起飞的操作仅仅需要慢慢推动油门，在无人机快要离开地面时，控制其飞行姿态，使其平稳起飞。然后，稍微调整油门，使4旋翼无人机平稳地飞行在某个高度。（7） 飞行控制。起飞后，要使用遥控器摇杆来控制4旋翼无人机做一些简单的动作，了解4旋翼无人机接收遥控器的指令后是否能够正确处理。新手在操作时，4旋翼无人机的飞行姿态可能会不稳，不过不用担心，只需要长时间的练习就会使无人机飞得越来越好。（8） 降落。结束飞行需要让4旋翼无人机平稳降落。待4旋翼无人机开始降落时，油门停止向下拉，此时只要保持4旋翼无人机慢慢下落的趋势即可。当4旋翼无人机大概距离地面15~20cm时，让它保持当前高度1秒左右。然后再次缓慢让4旋翼无人机降落，并在距离地面5cm左右时继续拉下油门，直至其安全着陆。随后将4旋翼无人机锁定，锁定以后即使推动油门电机也不会转动。（9） 收拾整理。试飞调试完毕后，断开电源，将4旋翼无人机放入箱子中，并将垃圾收拾干净带走。3. 试飞测试试飞测试是指4旋翼无人机试飞过程中进行的相关测试，测试内容包括油门测试、偏航测试、俯仰测试和侧飞测试。这几项分别对应了遥控器上摇杆的4个通道。1） 油门测试油门直接控制的是4个螺旋桨的转速。油门操作的作用就是保持、提高和降低4旋翼无人机的高度。在油门测试中，首先推动油门，使4旋翼无人机高度提高； 然后，在无人机到达一定高度后拉下油门，4旋翼无人机会慢慢下降； 最后在无人机快到达指定高度时，缓慢推动油门使4旋翼无人机停止下降，并保持一定的高度。2） 偏航测试偏航是指机头的朝向发生改变，4旋翼无人机会随之改变前进方向，也就是改变了航行方向。4旋翼无人机中改变航向的方式是通过改变螺旋桨转速来完成偏航的操作。在偏航测试时，偏航操作是由油门摇杆的左右方向决定的。所以在测试偏航时需要左右摆动油门摇杆，而其他的摇杆要配合保持4旋翼无人机稳定。需要注意的是，如果没有推动摇杆使4旋翼无人机前行时，左右摆动油门摇杆，就会使得4旋翼无人机原地旋转。而在前行状态下使用偏航操作，就会出现转弯的效果。3） 俯仰测试俯仰是4旋翼无人机的前行和后退的操作，当机头俯下就会前行，当机头仰起就会后退。如果想要机头仰起，则需要降低尾部螺旋桨的速度，增加机头螺旋桨的速度，但同时应该保证对角线上的两对桨的速度比相同。这样就保证了机头仰起，而且不会出现偏航的操作。俯冲操作也是类似的，只不过正好相反。在进行测试操作时，需要用到遥控器的右侧摇杆（美国手）。向前推动摇杆即俯冲，向后推动摇杆即仰起。也就是说向前推动摇杆，4旋翼无人机向前飞，向后推动则会后退。反复进行几次实验，若有异常可以进行调整，然后再次测试，直到完成测试内容。4） 侧飞测试侧飞的操作原理其实跟俯仰操作原理类似，只是其运动方向有所改变。同俯仰操作相同，侧飞操作时4旋翼无人机的一侧（左移时为左侧，右移时是右侧）的螺旋桨转速会下降，而另一侧转速会增加，这样就会完成侧飞操作。理论上在执行该操作时机头朝向不会改变，但是实际情况会有所不同。所以在执行操作时，需要不停地调整4旋翼无人机的机头方向，确保4旋翼无人机机头方向不会改变。在测试操作时，进行侧飞操作的摇杆是右侧摇杆（美国手），此摇杆的左右摆动即侧飞操作。操作方式也同俯仰操作类似，但是应当注意操作的幅度不宜过大，每个操作的时间也不宜过长。5） 试飞时长要求与电机测温试飞最好选择无风天气，尽量以姿态模式脱控1.5米左右定高飞行，切勿使用GPS模式试飞。试飞时间长短需要根据动力配置和载重而定，约达到飞行总时长50%后即可降落。降落地面后马上使用非接触式测温计对每个电机进行测温并记录，要求每个电机温度偏差应在10%以内。如有较大偏差，则需单独检查电机、配平螺旋桨、桨座是否打滑等。6） 震动指数监测由于旋翼螺旋桨的动静平衡不合格等原因，使多旋翼无人机在空中飞行时产生过大的震动，导致飞控传感器被噪声淹没，无法稳定飞行，甚至失控。因此试飞过程中需要对机体震动情况严加监测。市场上销售的飞控有部分已安装了自动记录和存储震动数值的芯片，监测起来较为方便。但大多数飞控则无此功能，需要借用其他有震动数值显示的飞控来完成监测记录。3.5DIY 4旋翼无人机的操作练习在完成DIY 4旋翼无人机组装、无桨测试和有桨测试以后，新手需要认真完成各项基本动作的训练。为了能真正熟练操作控制4旋翼无人机的飞行，新手练习的内容一般可分为基础操作练习、日常飞行练习和进阶动作练习，新手需要循序渐进、一步一步地进行练习。3.5.1飞行前的检查工作飞行过程中出现意外事故很大一部分是因为飞行前检查工作不够仔细，4旋翼无人机上面存在的任何一个小问题都极有可能导致其在飞行过程出现重大事故，因此每次飞行之前都应该做足检查，防患未然。1. 上电前的检查工作1） 机械部分（1） 检查螺旋桨是否完好，表面是否有污渍和裂纹，安装是否紧固，螺旋桨正反桨是否安装正确，转动螺旋桨看是否有干涉。（2） 检查电机卡环是否牢固，转动电机是否有卡涩现象，电机线圈内部是否洁净，电机轴有无弯曲。（3） 检查机架是否牢固，螺丝有无松动。（4） 检查云台舵机转动是否顺畅，有无干涉，云台、相机安装是否牢固。（5） 检查魔术贴是否牢固，电池是否固定。（6） 检查重心位置是否正确。2） 电子部分（1） 检查各插头连接是否紧密，插头与电线焊接部分是否有松动。（2） 检查各电线外皮是否完好，有无剐蹭脱皮现象。（3） 检查电子设备是否安装牢固，应保证电子设备清洁、完整，并做好防护。（4） 检查电池有无破损、胀气、漏液现象，测量电压是否足够。（5） 检查遥控器模式是否正确，电量是否充足，开关是否完好。2. 上电后的检查工作（1） 检查电调指示音是否正确。（2） 检查舵机工作是否正常，有无高频抖动。（3） 检查各电子设备有无不正常发热现象。（4） 检查各指示灯是否正常。3.5.2DIY 4旋翼无人机基本操作练习1. 起飞与降落练习
起飞与降落是飞行过程中首要的操作，虽然简单但也不能忽视其重要性。1） 起飞练习解锁飞控，缓慢推动油门等待4旋翼无人机起飞。注意： 推动油门时一定要缓慢，即便是已经推动一点距离，电机还没有启动也要慢慢来。这样可以防止由于油门过大而无法控制4旋翼无人机。在4旋翼无人机起飞后，不能保持油门不变，而是待4旋翼无人机达到一定高度，一般是离地约1m后开始降低油门，并不停地调整油门的大小，使4旋翼无人机在一定的高度范围内徘徊。这是因为有时油门稍大4旋翼无人机上升，油门稍小4旋翼无人机下降，这样就必须将油门徘徊在这个范围内才可以保持4旋翼无人机高度稳定。2） 降落练习同样需要注意操作顺序： 降低油门，使4旋翼无人机缓慢靠近地面； 离地5~10cm处时稍微推动油门，降低下降速度； 然后再次降低油门直至4旋翼无人机触地，触地后不得推动油门； 油门降到最低，锁定飞控。相对于起飞来说。降落是一个更为复杂的过程，需要反复练习。在降落和起飞的操作中还需要注意保证4旋翼无人机的稳定，4旋翼无人机的摆动幅度不可过大，否则降落或起飞时，有打坏螺旋桨的可能。2. 升降练习简单的升降练习不仅可以锻炼初学者对油门的控制，还可以让初学者学会稳定4旋翼无人机的飞行。1） 上升练习上升过程是指螺旋桨转速增加，4旋翼无人机上升的过程。这个过程主要的操纵杆是油门操纵杆。练习上升操作时，缓慢推动油门，此时4旋翼无人机会慢慢上升，油门推动越多，上升速度越大，但要注意不要把油门推动到最高或接近最高。在上升达到一定高度或者上升速度达到自己可控操作的限度时停止推动油门，这时会发现4旋翼无人机依然在上升。若想停止上升，必须降低油门，但油门不要降低得太猛，保持匀速即可，直至4旋翼无人机停止上升。然而这时会发现4旋翼无人机开始下降，这时又需要推动油门让4旋翼无人机保持高度，反复几次操作后4旋翼无人机即可稳定。2） 下降练习下降过程同上升正好相反。下降时，螺旋桨的转速会降低，4旋翼无人机会因为缺乏升力开始降低高度。在开始练习下降操作前，确保4旋翼无人机已经达到了足够高的高度。在4旋翼无人机已经稳定悬停时，开始缓慢拉下油门。注意，不能将油门拉得太低，在4旋翼无人机有较为明显的下降时，停止拉下油门摇杆，这时4旋翼无人机还会继续下降。同时，注意不要让4旋翼无人机过于接近地面。在到达一定高度时开始推动油门迫使4旋翼无人机下降速度减慢，直至4旋翼无人机停止下降。这时会出现与上升操作时类似的状况，4旋翼无人机开始上升，这时又需要降低油门，使其保持现有高度。经过反复几次操作后4旋翼无人机才会保持稳定。3. 俯仰练习俯仰操作（前行与后退）也是飞行的基本操作，是使4旋翼无人机前行和后退的操作。1） 俯冲练习俯冲操作时，4旋翼无人机机头会略微下降，机尾会抬起，对应于螺旋桨的转速则是机头两个螺旋桨转速下降，机尾螺旋桨转速提高，随之螺旋桨提供的力就会与水平面有一定的夹角。这样一来，不仅可以给飞行提供了抵消重力的升力，而且提供了前行的力。这时升力也会减小，所以4旋翼无人机高度会降低，可以适当推动油门。只要往前推摇杆，4旋翼无人机就会俯冲前行。同样在俯冲前行时需要注意，开始俯冲时要让飞行达到一定高度。飞行时轻推摇杆，4旋翼无人机即开始向前飞行。推动摇杆的幅度越大，4旋翼无人机前倾的角度越大，前行速度越大。但是在摇杆推动的幅度过大时，机头部分的两个螺旋桨有可能会过低，导致4旋翼无人机翻跟头，或者直接坠机（有自稳的一般不会出现这种状况）。所以在推动摇杆俯冲时，推动幅度不能过大，一般只要4旋翼无人机开始前行时即可停止推动，保持摇杆现在的位置，让4旋翼无人机继续向前飞行。同样，在飞行时需要使用其他摇杆来保持飞行方向。2） 上仰练习上仰操作与俯冲操作类似，只不过需要将摇杆从中间位置向后拉动。在拉动的过程中，4旋翼无人机尾部两个螺旋桨会减缓转速，机头两个螺旋桨会加快转速。然后会出现与俯冲操作相类似的现象，只不过4旋翼无人机会向后退行。缓慢拉下摇杆，使得4旋翼无人机开始退行时停止拉动摇杆，这时4旋翼无人机会继续退行。当退行一定距离后，缓慢推动摇杆，直到摇杆恢复到中间位置时停止推动，这样4旋翼无人机就会停止退行。4. 偏航练习偏航练习用于学习4旋翼无人机改变航线的练习。在飞行过程中改变航向也是一个基本操作。1） 左偏航练习左偏航练习是在4旋翼无人机前行时，使它向左偏转的操作。在进行偏航操作时，使用到的摇杆是油门摇杆，但是只有左右方向的才是偏航操作。在左偏航时，摇杆轻轻向左侧摆动，当摆动以后，4旋翼无人机的机头会开始转向。其实在4旋翼无人机没有使用俯仰操作时，直接摇动偏航，4旋翼无人机会原地旋转，转动方向与摇杆打的幅度有关系，摇杆偏离中心位置越大，转动速度越快。（1） 左转弯： 这项操作需要使用俯仰操作来配合。首先需要使用俯仰操作让4旋翼无人机前行，然后缓慢将油门杆向左打一点，然后停止操作（保持现在的摇杆位置）。这时候可以观察4旋翼无人机已经开始向左转弯。保持摇杆位置在2~4秒即可将油门杆的左右方向回中，右侧的方向摇杆全部回中。（2） 逆时针旋转： 这一步操作说起来很简单，只需要将油门杆拨动到一侧即可。但是在旋转时有可能无法保持正确的位置，所以在做旋转操作时需要慢慢来。首先需要将油门杆轻微拨动一下，看到4旋翼无人机开始有轻微旋转时停止拨动，保持现有位置。这时4旋翼无人机会慢慢开始转动，同时，应该注意4旋翼无人机的飞行方式，如果感觉有些控制不住，立刻松开油门杆，让油门杆自动回中。同时，准备通过方向杆控制4旋翼无人机的位置。如果发现4旋翼无人机在旋转，则需要拨动油门摇杆。操纵4旋翼无人机旋转一圈后即可完成旋转的练习。2） 右偏航练习右偏航练习同左偏航练习类似，只是需要将摇杆向右侧打，同样也需要两种练习，即右转弯和旋转。在实际飞行练习中，可以左偏航和右偏航来回交替练习。例如，左转弯以后紧接着右转弯，左旋转后是右（顺时针）旋转，这样来回交替练习效果更好。5. 侧飞练习侧飞练习是让4旋翼无人机有些许的侧向倾斜，使得4旋翼无人机侧向移动。（1） 左侧飞练习： 左侧飞练习需要将方向杆向左侧拨动。将方向杆轻微向左侧拨动，4旋翼无人机左侧两个螺旋桨的转速会下降。这时会发现，4旋翼无人机开始倾斜，并且4旋翼无人机会向左侧飞行。等待飞出一定距离以后，将方向杆回中。（2） 右侧飞练习： 右侧飞练习和左侧飞练习类似，只是将方向杆向右侧拨动。同样，将方向杆打向右侧（少量即可，不可多打），4旋翼无人机右侧的螺旋桨会降低转速，机身会呈现右侧高度降低的状态，这样4旋翼无人机开始向右侧飞行。飞行一段距离后，将摇杆回中，4旋翼无人机停止飞行。3.5.3DIY 4旋翼无人机日常飞行练习1. 悬停练习
悬停的操作步骤看似很简单，但它是一项比较基本而且是要求高、难掌握的操作。它要求保持4旋翼无人机高度不变，飞行不会出现前移后退，不会左右摇摆。悬停操作需要凭感觉，当然就是需要多练习。熟能生巧，多练习就能做到当4旋翼无人机达到一定高度时使其保持高度不变，也不会使其发生偏移。2. 直线飞行练习直线飞行是一个相对简单的操作，从理论上来说，只需要推动方向杆即可。但是实际情况下不会这么简单。同样由于飞控的传感器和算法的问题，有时候是因为有风的缘故，4旋翼无人机不会完全按照遥控器的操作来完成动作。所以这时需要调整遥控器的操作，保证4旋翼无人机沿直线飞行。不过需要注意，在俯仰摇杆推动或拉下来的幅度过大的时候，4旋翼无人机就有下降的趋势，甚至有时候在幅度过大时直接冲向地面。所以在进行操作时要注意安全。3. 曲线飞行练习曲线飞行就是让4旋翼无人机沿着一条曲线飞行，可以是Z形或S形的路线。曲线飞行操作，肯定有别于直线飞行，当然也比直线飞行要复杂得多。1） 第一种练习方式首先要明确飞行路线，确保飞行路线上没有任何障碍或人，然后在4旋翼无人机起飞后，就开始沿着曲线路径飞行。飞行时，需要采用油门摇杆控制4旋翼无人机的朝向，使用方向摇杆让4旋翼无人机开始前进飞行。这样的运动的组合变成了曲线飞行的路径。2） 第二种练习方式首先使用油门摇杆控制4旋翼无人机高度，并保持机头方向不变，然后使用方向摇杆控制4旋翼无人机的前进和侧向飞行，逐步控制即可完成机头方向不变的曲线飞行。在练习了前进方向的飞行后，可以试着练习后退时的曲线飞行。4. 爬升练习爬升练习类似于爬坡，主要是在4旋翼无人机前行的基础上提高4旋翼无人机的高度。相对来说这个操作较为简单，在操作时，需要在推动方向摇杆使4旋翼无人机前进的同时，加大油门（油门大小视情况而定），这样在飞行时4旋翼无人机就会按照一个斜坡的方式开始爬升。等到爬升到一定高度的时候，停止爬升，接下来就可以做下降练习。在爬升时需要注意，当开始推动方向杆的时候，4旋翼无人机前段下沉，同时因为失去必要的升力，4旋翼无人机会开始下降，并开始前行，所以这时候需要加大油门。而到了最高点时，如果仅仅是将方向摇杆恢复到中心位置，4旋翼无人机还会继续上升，这时需要适当地降低油门。5. 下降练习下降练习与爬升练习相似，只不过这时需要降低高度，也就是降低油门。操作方式与上升也相似，向前推动方向摇杆，适当的拉下油门摇杆，这时会看到4旋翼无人机开始降低高度。在飞行时需要注意，下降的最低限度是距离地面一人高以上，因为在最后停止下降时会有新手无法控制的一个阶段，要给自己留下一些控制余地，不要一降到底，否则很有可能毁坏4旋翼无人机。3.5.4航模模拟器航模模拟器是一款模拟飞行软件，安装在计算机中，将遥控器与计算机连接起来就可以进行模拟飞行操作练习。软件里有各种各样的遥控飞机可供选择，选好后拿起遥控器就能控制它在计算机里飞行，既能体验飞行的乐趣，又能掌握各种飞行技巧。航模模拟器是比例控制，就是说它的操作和真实现场的操作是基本一致的，因为它的操作都是为实际操作提供前期训练的。使用航模模拟器的最大的好处就是，练习时不怕把飞机摔下来，在经济上是非常节省的。另外，可根据自己的需要选择合适的机型，这样就增加了新手练习的机会，新手在操作控制水平不高的情况下可以做更多的练习。现在比较流行的模拟器有如下几个。1. RealFlight可能玩这种航模模拟器的人是最多的。RealFlight航模模拟器已经出了5个版本，从最初的版本G1到G2、G3、G4，以及现在的版本G5。RealFlight普及的最大原因就是因为它已经被完全破解，并且使用破解版无须另外配置加密狗。也就是说只要从网上下载一个RealFlight破解版，并且连接上自己的遥控器，就可以享受飞行的乐趣了。2. FMSFMS是另外一款普及率非常高的航模模拟器软件，它是完全免费的，现在很多航模器材赠送的软件都是FMS。但是FMS的画面效果不太理想，所以许多人转而使用其他品牌的航模模拟器。3. Reflex XTRReflex XTR是德国人开发的一款软件，它也是专门为新手提供的一款模拟器，模拟器内置了几种直升机、固定翼和滑翔机的飞行器模式，使用效果好，安装设置简单，汉化较为彻底，推荐初学者使用，但必须使用专用的硬件狗。4. Phoenix （凤凰）Phoenix也称凤凰，从其程序和接口的设计风格上看，它和Reflex XTR有很深的渊源，它吸收了XTR设置简单的优点，并且独出心裁，提供了水面场景； 但其语言资源文件是加密的，因此，对于汉化工作难度较大，这点不像XTR是标准资源，比较容易汉化，必须使用专用的硬件狗。Phoenix是全世界最为流行的一款模拟器，可自由选择飞行场景、飞行时的天气状况，如风向、风速等，这样可以更准确地模拟现实情况。使用这个软件可以让初学者迅速掌握各种复杂操作。想要获取Phoenix最新版本可以在www.phoenixsim.com网站中获取。5. AeroFlyAeroFly也是德国人开发的一款软件，其3D引擎并不是像其他几款使用的是 DirectX，它使用的是OpenGL，同等效果下，对系统的要求比G3、Reflex小，图像更流畅，但显卡兼容性比Reflex、G2或者G3差，在某些老显卡下，会黑屏。已有破解版可供下载。3.6民用飞机的适航管理由于民用飞机在现代的交通运输及其他民用领域中占有越来越重要的位置，因此其研制、生产质量和安全性就成为各方面共同关心的重大问题。在国际商品市场上，民用飞机和药品被并列为质量要求最高的两种商品正是这种特点的反映。目前多旋翼无人机已经被广泛应用于国民经济建设的各个领域，成为了民用飞机的重要一员，正处于大发展时期，蒸蒸日上，方兴未艾。但是凡事都有其两面性，既要看到它积极的一面，又要看到它不足的地方。由于微轻型多旋翼无人机构造简单，花费低廉，组装、自主研制和调试相对容易，对喜欢DIY的普通人、航模爱好者和飞手的基础知识要求大大降低，导致近年来在DIY、航模和拍摄领域的大流行。流行的同时，因为飞行门槛降低，很多不具备足够经验的新手在组装试飞多旋翼无人机过程中缺乏相关知识，摔机事故频发，某些调试盲点甚至是已入模多年的模友也难以避免。据美国联邦航空局的最新报告显示，从2015年8月到2016年1月半年期间总共发生了583起无人机事故。2015年12月22日在意大利卡皮格尼奥举行的滑雪世界杯发生了惊险的一幕。一架在现场负责空中拍摄，重达15千克的4旋翼无人机忽然坠落下来，差点砸到正在赛道上进行比赛，曾4次拿下世界杯冠军及冬奥会奖牌的顶级滑雪运动员Marcel Hirscher。随即，国际滑雪联合会宣布，所有摄像无人机都不得在比赛中使用。多旋翼无人机目前面临的最大困局是： 设计无体系、质量无保证、安全无保障、风险无控制，有不少人跟着感觉走、朦朦胧胧、稀里糊涂造飞机。这是个事关安全的严重问题，应当引起大家的重视。实际上，包括多旋翼无人机在内的民用飞机在使用过程中遇到的安全问题，大多都是由设计生产过程中的质量问题所造成的。在本书第1章讨论了无人机使用过程的法律法规问题，但没有涉及设计和生产过程的法律法规问题，没有涉及它的适航管理。在民用航空领域中，适航性是表示飞机能达到政府规定的安全性标准而处于安全飞行状态的一个术语。适航指令是民航局用来纠正航空器不安全因素的法规性文件； 适航标准是为保证实现民用航空器的适航性而制定的最低安全标准； 适航管理就是航空器适航性控制，即以保障民用航空器的安全性为目标的技术管理，是政府适航部门在制定了最低安全标准的基础上，对民用航空器的设计、制造、使用和维修等环节进行科学统一的审查、鉴定、监督和管理。按照民用飞机适航标准的要求： 民用飞机在设计、生产过程中对质量的要求都要有严格的标准，有质量保障体系，都要遵循着产品设计-试验机制造-飞行试验-适航取证的研发路线。即便是多旋翼无人机，也应该遵守同样的法则。除了起飞全重小于1.5千克的微微型多旋翼无人机（Ⅰ类）以外，每一架飞机，无论大小，伴随其整个产品生命周期的必定是一本本质量文件，这些文件完完整整地记录了飞机设计生产中所有的事情，无论是对的还是错的，并且终身可追溯。一旦出现事故，可保证有据可查。多旋翼无人机被纳入民航监管范围，就要遵循适航管理，达到适航标准的要求，DIY 4旋翼无人机也不能例外。这就要求不论是多旋翼无人机成品或部件的设计生产企业，还是DIY的个人或团体组织都要对多旋翼无人机的基础知识有比较全面深入的学习和了解，以克服盲目性。对于所有的多旋翼无人机制造者、拥有者、驾驶员及广大航模爱好者而言，既要知其然，又要知其所以然，才能真正了解它、熟悉它和掌握它，并且更好地应用它和使用它。下面章节将介绍和讨论这些方面的基础知识。本章小结人类对飞行的梦想是与生俱来的。最早的多旋翼无人机产品被定义成玩具、航模，因为它不仅很好玩，而且制作简单、价格便宜、飞行高度低、速度慢、容易操纵控制，深受人们的喜爱，具有广泛的群众基础，比较适合于人们DIY。人们第一次进行DIY多旋翼无人机，大多采用4旋翼无人机的配件组装。麻雀虽小，五脏俱全，一个典型的微轻型4旋翼无人机由机架、旋翼系统、动力装置、飞控系统、遥控系统和任务设备等组成。由于民用飞机在现代的交通运输及其他民用领域中占有越来越重要的位置，因此其研制、生产质量和安全性就成为各方面共同关心的重大问题。在国际商品市场上，民用飞机和药品被并列为质量要求最高的两种商品正是这种特点的反映。民用飞机在设计、生产过程中对质量的要求都有严格的要求，有质量保障体系，都遵循着产品设计-试验机制造-飞行试验-适航取证的研发路线。即便是多旋翼无人机，也应该遵守同样的法则。这就要求不论是多旋翼无人机成品或部件的设计生产企业，还是DIY的个人或团体组织都要对多旋翼无人机的空气动力学、结构动力学、气动弹性力学、动力装置、自动控制、总体设计和项目管理等知识有比较全面深入的了解，以克服盲目性。本章学习的重点是学习和了解DIY精神和DIY多旋翼无人机的定义。熟悉和掌握4旋翼无人机的组成和DIY步骤，以及DIY 4旋翼无人机部件的要求。了解机架的功用和选择原则，学会利用身边常见的物料自制机架的方法。了解和掌握构成动力装置的部件，包括电机、电调和电池的相关特性，以及在选择电调时如何考虑电调与电机、旋翼桨叶之间相匹配的问题。飞控是DIY 4旋翼无人机的核心部件，主要作用是处理飞行参数，控制飞行过程中的稳定和运动方向。通过本章学习要熟悉和掌握飞控的结构、常用的品牌型号和选择的原则； 要了解传感器的作用、类型及选择方法； 要掌握遥控系统的工作原理，以及遥控器和遥控接收机的选择原则。熟悉和掌握DIY 4旋翼无人机组装前的准备工作、整体组装的方法和步骤，以及进行无桨调试、有桨调试和试飞测试工作内容。要熟悉和掌握DIY 4旋翼无人机基本操作练习方法和日常飞行练习的方法，以及熟练掌握使用航模模拟器软件方法和技能，并经常在计算机上进行模拟飞行操作练习，从中体验飞行的乐趣，掌握各种飞行技巧。习题1. 什么是DIY精神？简述DIY多旋翼无人机的定义。2. 4旋翼无人机由哪些主要部件组成？3. DIY 4旋翼无人机组装的步骤有哪些？4. DIY 4旋翼无人机机架有何作用？通常采用什么材质？5. DIY 4旋翼无人机动力装置由哪些部件构成？它们如何与桨片匹配？6. 什么是自动驾驶仪？市面上比较流行的飞控板有哪些？说明它们的结构特点。7. 举例说明陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计的功用。8. 举例说明超声波传感器、GPS、红外传感器、电子罗盘和激光扫描测距雷达的功用。9. 什么是无人机遥控系统、遥控器的通道、日本手和美国手？10. 简述DIY 4旋翼无人机整体组装的内容。11. DIY 4旋翼无人机无桨调试和有桨调试有何区别？12. 简述DIY 4旋翼无人机调试完成后的首飞、试飞测试的内容。13. 每次飞行前要做好哪些检查工作？14. 简述DIY 4旋翼无人机基本操作练习、日常飞行练习的内容。15. 什么是航模模拟器？现在市面上比较流行的模拟器品牌有哪些？各有何特点？16. 什么是适航指令、适航标准和适航管理？
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