當(dāng)然，GPS也可以提供高度信息，但對(duì)于主流的無人機(jī)來說，更傾向于使用氣壓計(jì)，因?yàn)榈统杀镜腉PS的數(shù)據(jù)刷新率太低，在高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候數(shù)據(jù)滯后會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)高度跌落。

除了GPS模式來定位外，無人機(jī)還有一種“姿態(tài)模式”，依靠的是內(nèi)部的IMU（慣性測(cè)量單元，實(shí)際上就是一組陀螺儀+加速度計(jì)傳感器）來識(shí)別自身的飛行狀態(tài)和相對(duì)位移。

如何實(shí)現(xiàn)無人機(jī)懸停姿態(tài)模式？

智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)消除外界干擾

通過各種傳感器知道自己的高度與水平位置之后，無人機(jī)要如何懸停在這個(gè)預(yù)設(shè)的位置上呢？這其實(shí)就是一套負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)（意思就是偏離預(yù)設(shè)值就自動(dòng)調(diào)整回來）。

以GPS模式為例，當(dāng)無人機(jī)受到外界影響，高度有升高或者降低的趨勢(shì)時(shí)，控制單元就調(diào)節(jié)馬達(dá)的功率進(jìn)行反方向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；如果無人機(jī)有被風(fēng)橫向吹離懸停位置的趨勢(shì)，控制單元可以啟動(dòng)側(cè)飛模式與之抵消——這些反應(yīng)都是比較快的，只要外界影響不是大得離譜（專業(yè)多軸無人機(jī)一般抗四級(jí)風(fēng)沒有問題），專業(yè)的無人機(jī)都可以應(yīng)付，你所看到的就是它穩(wěn)穩(wěn)地定在那里沒有動(dòng)。

如何實(shí)現(xiàn)無人機(jī)懸停姿態(tài)模式？

在天氣不是很好，GPS搜星困難的時(shí)候，姿態(tài)模式就派上用場(chǎng)了。依靠無人機(jī)內(nèi)部的IMU單元，系統(tǒng)可以識(shí)別當(dāng)前的飛行姿態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)平衡補(bǔ)償，同樣可以實(shí)現(xiàn)高度和水平位置的鎖定。

無人機(jī)懸停精度如何？

一般來說，萬元以下的發(fā)燒玩家級(jí)無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)誤差在垂直0.8米、水平2.5米精度范圍內(nèi)自動(dòng)懸停，其他機(jī)型的懸停精度在產(chǎn)品參數(shù)表中都有標(biāo)明。當(dāng)然，這個(gè)級(jí)別的無人機(jī)也具備“專家模式”，你可以通過手動(dòng)來進(jìn)行高精度的微調(diào)。2000元級(jí)的無人機(jī)也有帶GPS系統(tǒng)的機(jī)型，可以實(shí)現(xiàn)智能懸停，當(dāng)然穩(wěn)定性會(huì)比發(fā)燒級(jí)要差一些；800——1000元級(jí)別的機(jī)型，一般還是可以依靠IMU單元來實(shí)現(xiàn)懸停，精度和穩(wěn)定度則更差一些；至于更入門的娛樂機(jī)型——就只能靠你靈巧的雙手來穩(wěn)住了。 大疆的“悟”系列可以在沒有GPS信號(hào)的室內(nèi)通過“視覺定位”實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)懸停。

如何實(shí)現(xiàn)無人機(jī)懸停姿態(tài)模式？

無人機(jī)得知道自己在三維空間里的坐標(biāo)，也就是知道自己在哪兒，才能找到需要懸停的位置，而這個(gè)坐標(biāo)是靠GPS、氣壓計(jì)或者是超聲波傳感器、攝像頭來實(shí)現(xiàn)的。GPS就很好理解了，大家都用過手機(jī)的GPS導(dǎo)航，無人機(jī)也一樣，可以方便地通過GPS讀數(shù)來了解自己所處的水平坐標(biāo)。

除了水平坐標(biāo)，還需要一個(gè)高度值才能確定無人機(jī)懸停的位置。雖然GPS也可以讀取高度參數(shù)，但數(shù)據(jù)刷新率不夠理想，可能會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)高度掉落，所以現(xiàn)在專業(yè)無人機(jī)一般都采用氣壓計(jì)來讀取高度參數(shù)（原理很簡(jiǎn)單，大氣壓是隨高度變化而變化的）。

剩下的事就交給飛控了，它會(huì)通過負(fù)反饋（高了就調(diào)低，遠(yuǎn)了就調(diào)近）的自動(dòng)控制方式來讓無人機(jī)穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的坐標(biāo)點(diǎn)上進(jìn)行懸停。

另外，如果沒有GPS信號(hào)（天氣不好，搜不到衛(wèi)星的情況也比較常見），無人機(jī)也可以依靠自身的IMU（慣性單元）來實(shí)現(xiàn)姿態(tài)飛控模式，憑借飛控員的手動(dòng)操作，讓它到達(dá)預(yù)定位置進(jìn)行懸停。大疆的“悟”系列高端產(chǎn)品在沒有GPS信號(hào)的室內(nèi)可以通過超聲波傳感器和攝像頭進(jìn)行“視覺定位”，在同類產(chǎn)品中比較突出。

而懸停精度方面，像大疆精靈2這類產(chǎn)品水平精度可達(dá)2.5m，垂直精度可達(dá)0.8m（最高端的“悟”系列也只是把垂直精度提升到了0.5m）

超聲測(cè)距

通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了。這與雷達(dá)測(cè)距原理相似。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。(超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即:s=340t/2)

超聲波指向性強(qiáng)，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物 位測(cè)量?jī)x等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移 動(dòng)機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。

為了使移動(dòng)機(jī)器人能自動(dòng)避障行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的距離信息(距離和方向)。本文所介紹的三方向(前、左、右)超聲波測(cè)距系統(tǒng)，就是為機(jī)器人了解其前方、左側(cè)和右側(cè)的環(huán)境而提供一個(gè)運(yùn)動(dòng)距離信息。

為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類:一 類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等;機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生 的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。

GPS如何定位水平位置和垂直高度？

GPS定位，實(shí)際上就是通過四顆已知位置的衛(wèi)星來確定GPS接收器的位置。

GPS接收器為當(dāng)前要確定位置的設(shè)備，衛(wèi)星1、2、3、4為本次定位要用到的四顆衛(wèi)星: ??Position1、Position2、Position3、Position4分別為四顆衛(wèi)星的當(dāng)前位置（空間坐標(biāo)），已知d1、d2、d3、d4分別為四顆衛(wèi)星到要定位的GPS接收器的距離

1、位置信息從哪里來？

實(shí)際上，運(yùn)行于宇宙空間的GPS衛(wèi)星，每一個(gè)都在時(shí)刻不停地通過衛(wèi)星信號(hào)向全世界廣播自己的當(dāng)前位置坐標(biāo)信息。任何一個(gè)GPS接收器都可以通過天線很輕松地接收到這些信息，并且能夠讀懂這些信息（這其實(shí)也是每一個(gè)GPS芯片的核心功能之一）。這就是這些位置信息的來源。