知道这些飞控模块,组装什么无人机都够用了

章鱼测评 2024-10-03 20:43:41

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飞控产品系列

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 6C的连线示意图

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硬件

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。

DJI N3飞控模块

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。

N3的扩展能力

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 模块

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。

KISS FC V2的组装图

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的接口定义

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组装无人机

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。

F4飞控模块

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。

F7组装接线图

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

与树莓派配合使用的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。

使用INAV对固定翼航模进行改装

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飞控主板

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飞控的安装

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。

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