认清自己

为了认清自己，四（sì）旋翼飞行（háng）器配备了（le）两（liǎng）只功能强大的眼睛：一只能看清自己的“位（wèi）置（zhì）”，知道自己是在黄山还是泰山，这就是自带（dài）的（de）GPS定位系统；另一只能看清自（zì）己的（de）“姿（zī）态”，就是知道自己是“坐（zuò）着”、“躺着”，还是“倒立”，这就是陀螺仪。这两（liǎng）只眼睛还要（yào）和（hé）“加速度计”配合使（shǐ）用，才能（néng）更准（zhǔn）确地知道自（zì）己的姿态和（hé）位置，以及姿态和位置的改变（biàn）情（qíng）况。

所（suǒ）谓GPS定（dìng）位系统即（jí）全球定位系统（GlobalPositioningSystem），是一种以全（quán）球24颗定位人造卫星为基础，向（xiàng）全球各地全天候地提（tí）供（gòng）三维（wéi）位置、三维（wéi）速度等信息的无线电导航定位（wèi）系统。它（tā）由三部分构成：一是（shì）地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及（jí）通讯辅助系统组成；二是空间部分，由24颗卫（wèi）星组成，分（fèn）布在6个轨（guǐ）道平面；三是用户（hù）装置部分（fèn），由GPS接收机和卫（wèi）星天线组成。四旋（xuán）翼飞行（háng）器（qì）身上安装的就（jiù）是用户装置部分。

陀螺仪又叫角速（sù）度计，就是通（tōng）过一个（gè）不断旋转（zhuǎn）的（de）陀螺记录“姿（zī）态”。它的（de）原理（lǐ）跟（gēn）小时候玩（wán）的抽陀螺一样，陀螺（luó）一旦转起来，即（jí）使地面是斜的，陀螺还是会（huì）保持垂直旋转，具有“定轴性”，我（wǒ）们可以假定这个姿势是“坐姿”。当（dāng）四旋翼（yì）飞行器“躺（tǎng）下”时，便（biàn）与坐姿产（chǎn）生（shēng）了一个（gè）夹角（jiǎo），但（dàn）陀螺仪依然会沿着“躺姿（zī）”的（de）轴继续高速旋转，具（jù）有“进动性”。利用（yòng）安装在陀螺仪上的传感器就可以知道这个夹角的大小和方向，从而确定“姿态”的变化。

光有GPS和陀螺仪还（hái）不能很好地知（zhī）道自己准确的“姿态（tài）”和“位置”及（jí）动（dòng）态变化的（de）情况，还需要有加（jiā）速度计的（de）配合。

设计者在加速度计的内部配（pèi）置了两（liǎng）个电（diàn）容的（de）连（lián）接（jiē）点，并且（qiě）在中间放置一个可导电（diàn）、可晃动的物质，透过（guò）监测该物质移动引起的电容改变，得（dé）到四旋翼飞行（háng）器位（wèi）置变化的剧（jù）烈程（chéng）度。

认（rèn）识他人

认清了自（zì）己之后，四旋翼飞行器还需（xū）要认识（shí）他人。一般的四旋翼飞（fēi）行器会配备一架高级（jí）相机，这（zhè）台高级相机（jī），其实和咱们（men）日常使用（yòng）的相机是一个原理，只是多了一个（gè）高级的视觉处理系（xì）统，犹（yóu）如人的视神经（jīng）系统一样，可（kě）以（yǐ）感知周边环（huán）境。“相（xiàng）机”分辨率越高四旋翼飞行器（qì）就（jiù）“看（kàn）”得（dé）越清楚。

四旋翼飞行器还师从蝙蝠，仿照超声波测距，配备（bèi）红外线发射装置，通过发射出去（qù）的波和反（fǎn）射回来的波之间的时间差（chà），测出目标距离自己有多远。

四旋翼飞行（háng）器拥（yōng）有对称分布在身体的（de）前后（hòu）左右的四只（zhī）“翅膀”，它们（men）在同一高度的平面上，大小完全相（xiàng）同，由四个对称分布在“翅膀（bǎng）”支架端的电机提供动力，支架（jià）中间安（ān）放着GPS、陀螺仪、加速度（dù）计、感应器、视（shì）觉（jiào）感应系统（tǒng）和红外线（xiàn）测距装（zhuāng）置（zhì）等。

拥有如此简（jiǎn）单的（de）构（gòu）架（jià），四（sì）旋翼飞行器又是如何飞翔的呢？

四旋翼（yì）飞行器的四只“翅膀（bǎng）”不停的转动（dòng）会提（tí）供升力，转速的改变可以改变升力的大小（xiǎo），从而（ér）改变四（sì）旋翼飞行器的位置和姿态。另外，相邻的翅膀（bǎng）要（yào）做（zuò）相反方向的旋转，这样才能产生平（píng）衡的力矩防止四旋翼在（zài）空中（zhōng）“打转”。

下面（miàn）就让我们（men）看看四旋翼飞行器的飞行（háng）绝技（jì）。

悬停：四（sì）个（gè）电机（jī）的输出功率（lǜ）增加，就带动着四只翅（chì）膀的转速提升，产生向上的升力，当这个升（shēng）力超出（chū）了四旋（xuán）翼飞行器自身重（chóng）力（lì）时，四旋翼飞（fēi）行（háng）器便起飞了。所谓在空中悬停，就（jiù）需要四只翅膀转速带来的（de）升力和地（dì）球施加的重力大小相同（tóng），方向相反，也就是“静（jìng）若处子”啦。

前进（jìn）：做到（dào）悬停（tíng）之后，四旋（xuán）翼飞行器又如何前进呢？这需要（yào）力的方向发（fā）生变（biàn）化，一定要（yào）有使（shǐ）其向前的力（lì），如（rú）图7所（suǒ）示，在（zài）悬停的基础（chǔ）上（shàng）增加（jiā）后面翅膀的转（zhuǎn）速使得升力增大，减（jiǎn）小前面翅膀的（de）转速（sù）使得（dé）升力（lì）减小（xiǎo），如（rú）此四旋翼飞行器的身体便会产生倾斜，翅膀的升力（lì）差（chà）便（biàn）会产生（shēng）向前的（de）分量，四（sì）旋翼飞行器便可以向前飞行了。

滚转：如果改变左右两只翅膀的转速，即改（gǎi）变力矩，四旋翼飞行（háng）器就能在空中实现滚转。当增大左边减小（xiǎo）右边（biān）电（diàn）机（jī）的转速或者减小左边（biān）增大右边（biān）电机的转速时，机体（tǐ）就会倾斜，如此左右（yòu）不（bú）平衡的（de）升力会（huì）使得力矩增（zēng）大，这样飞行（háng）器（qì）就可以在空中滚（gǔn）转了。

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