认清自己

为了认清自己，四旋翼飞行器配备了两（liǎng）只功能强（qiáng）大的眼睛：一只能（néng）看清自己的“位置”，知道（dào）自己是（shì）在黄山还是（shì）泰山，这就是自带的GPS定位系统；另（lìng）一只能看清自己的“姿态”，就是（shì）知道自己是（shì）“坐着”、“躺着”，还是“倒立”，这就是陀螺（luó）仪。这两（liǎng）只眼睛还要和“加速（sù）度计”配合使用，才能（néng）更（gèng）准确地（dì）知道自己的（de）姿（zī）态和位置（zhì），以及姿态（tài）和位置的改变情况。

所谓GPS定位系统即全球（qiú）定位系（xì）统（GlobalPositioningSystem），是一种（zhǒng）以全球24颗定位人造卫（wèi）星为基础（chǔ），向全球各地全天候地提供三维位置（zhì）、三维速度等信息的无线电导航定位系统。它（tā）由（yóu）三部分构成：一是地面控制部分，由主（zhǔ）控站、地面天线（xiàn）、监测站及通讯辅（fǔ）助系统组成；二是空间部分，由（yóu）24颗卫星（xīng）组成，分布在6个轨道（dào）平面（miàn）；三是用（yòng）户装置部分（fèn），由GPS接收机（jī）和（hé）卫星天（tiān）线组成（chéng）。四旋翼飞行器身上（shàng）安（ān）装的就是用户装置部分。

陀螺仪（yí）又（yòu）叫角（jiǎo）速度计，就是通过一个不断（duàn）旋转的陀螺记录“姿态”。它的原理跟小时候玩的抽（chōu）陀螺（luó）一样，陀螺一（yī）旦（dàn）转起来，即使地面是斜的，陀螺还是会保持垂直旋转，具有“定轴（zhóu）性”，我们可以假定这个姿势是（shì）“坐（zuò）姿”。当（dāng）四旋翼（yì）飞行器“躺下”时，便（biàn）与坐姿产生了一（yī）个夹（jiá）角，但陀螺仪依然会沿着（zhe）“躺姿（zī）”的（de）轴继（jì）续（xù）高（gāo）速（sù）旋转，具有“进动性”。利用（yòng）安装在陀（tuó）螺仪上的（de）传感器就可以知道这个夹（jiá）角的大小和方向（xiàng），从而确定（dìng）“姿态（tài）”的变化（huà）。

光（guāng）有GPS和陀螺仪还不能很好（hǎo）地知道自己准确的（de）“姿态”和“位（wèi）置”及动态变化的（de）情况（kuàng），还需要有加速度计的配合。

设（shè）计者在加速度计的内部配置了两个（gè）电容的连接点，并且在中间放（fàng）置一个可（kě）导电（diàn）、可晃（huǎng）动的物质（zhì），透过（guò）监测该物质移动引起（qǐ）的（de）电容改变，得到四旋（xuán）翼（yì）飞行器位置变化的剧烈（liè）程度。

认识他人

认清了自己（jǐ）之后，四旋翼（yì）飞行器还需要（yào）认识他人。一般的四旋翼飞行器会配备一架高级（jí）相（xiàng）机，这台高级相机，其实和（hé）咱们日常使用的相机是一个原理，只是多（duō）了一（yī）个（gè）高级（jí）的视觉处理系统，犹如（rú）人（rén）的视神（shén）经系统一（yī）样，可以感知周边环境。“相机”分辨率越高四旋翼飞行器就“看”得越清楚（chǔ）。

四（sì）旋翼飞行器还（hái）师从蝙蝠，仿照超声波测距，配（pèi）备（bèi）红外（wài）线发射装置（zhì），通（tōng）过发（fā）射（shè）出（chū）去的波和反射回来的波之（zhī）间（jiān）的（de）时（shí）间（jiān）差，测出目标（biāo）距离（lí）自己有多（duō）远。

四旋翼飞行器（qì）拥（yōng）有对称分（fèn）布在身体的（de）前后左右的四只“翅膀”，它们在同一高（gāo）度的平面上，大（dà）小完全（quán）相同，由四个对称分布在“翅膀”支架端的电机提供动力，支架中间安放着GPS、陀螺仪、加（jiā）速度计、感（gǎn）应（yīng）器、视（shì）觉感应系（xì）统和（hé）红外线测距装置等。

拥（yōng）有如（rú）此简（jiǎn）单的构（gòu）架，四旋翼飞行器（qì）又是如何（hé）飞翔的呢？

四旋翼飞行（háng）器的四只“翅膀”不停的转动（dòng）会提（tí）供（gòng）升力，转速（sù）的改变可以改变（biàn）升力的大小，从而改变四旋翼飞行器的位（wèi）置和姿态。另外，相邻的翅膀（bǎng）要（yào）做（zuò）相（xiàng）反方向的（de）旋（xuán）转，这样才（cái）能产生平衡的力矩防止四旋翼在空（kōng）中“打转”。

下面（miàn）就让（ràng）我们看看（kàn）四旋翼（yì）飞行器的飞行（háng）绝（jué）技。

悬停：四个电机的输出功率增加（jiā），就带动着四只翅膀的转速提升（shēng），产（chǎn）生向上的升（shēng）力，当这（zhè）个升力（lì）超出了四旋翼飞行器自身重力时，四旋翼飞行器便起飞（fēi）了。所谓在（zài）空中悬（xuán）停，就（jiù）需要四（sì）只翅膀转速带来的升力和地球施（shī）加的重力大小相同，方向相反，也就是“静若处子”啦。

前进：做到悬停之后，四旋翼飞行器又如何前进呢？这需（xū）要力（lì）的（de）方向发（fā）生变（biàn）化，一定（dìng）要有使其向前的力，如图7所示（shì），在悬停的基础上增加后面（miàn）翅膀（bǎng）的转速使得升力增大，减小前面翅（chì）膀的转（zhuǎn）速使得升力减小（xiǎo），如此四旋翼飞（fēi）行器的身体便会产（chǎn）生倾斜，翅膀（bǎng）的升力差便（biàn）会产生向前的分量，四旋翼飞行（háng）器便可以向前飞（fēi）行了（le）。

滚转：如果改（gǎi）变左右（yòu）两只（zhī）翅膀的（de）转速，即（jí）改（gǎi）变力矩，四旋翼飞行器（qì）就能在（zài）空中实（shí）现滚转。当增大左（zuǒ）边减小右（yòu）边电机的转速或者减小（xiǎo）左边增大右（yòu）边电机的转（zhuǎn）速时，机体就会倾斜，如此左右不平（píng）衡的（de）升力会使（shǐ）得力矩增大，这（zhè）样（yàng）飞行器就可以在空中（zhōng）滚转（zhuǎn）了（le）。

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