无人（rén）机的飞行感（gǎn）知技术主（zhǔ）要用作两个用途，其（qí）一是提供给飞行控制系统，由（yóu）于（yú）飞（fēi）行控（kòng）制（zhì）系统的主要功能（néng）是控制飞机达（dá）到期（qī）望姿态和空间位置，所以这部分的感知技术主要（yào）测量飞机运动状态（tài）相关的物理量，涉及的模（mó）块包括陀（tuó）螺仪（yí）、加（jiā）速度计（jì）、磁罗盘、气（qì）压计、GNSS模块以及光流模块（kuài）等。另一个用途是提供给无人机的自主导航系统，也就是路径和避（bì）障规划系（xì）统，所以需（xū）要感知周围环境状态（tài），比如障碍物（wù）的位（wèi）置（zhì），相（xiàng）关的模块（kuài）包括测距（jù）模块以（yǐ）及物（wù）体检测（cè）、追踪模块等。
陀（tuó）螺仪
目（mù）前诸如俊鹰商（shāng）用航测无人机普遍使（shǐ）用的是MEMS技术的（de）陀螺（luó）仪，因为它的体积小，价格便宜（yí），可以（yǐ）封（fēng）装为（wéi）IC的形（xíng）式。MEMS式（shì）陀螺仪常用来测量机体绕自身轴旋（xuán）转的（de）角速率，常用的型（xíng）号有（yǒu）6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性能的指标包（bāo）括测量范（fàn）围（量程）、灵敏度、稳（wěn）定性（漂移）以及（jí）信噪比等。
加速度计
加速度计测量的（de）是机体运（yùn）动的线加速度，但由于地球引力，测量值中（zhōng）还会包（bāo）含（hán）重（chóng）力加（jiā）速度分量，在某些使（shǐ）用情况下需要把这部分减去（qù）。常用的MEMS加速度（dù）计（jì）传（chuán）感器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感器生产商为（wéi）了提高芯片集（jí）成（chéng）度，会将陀螺仪和加（jiā）速度计封装在一起（qǐ），称为六轴（zhóu）传（chuán）感器，例（lì）如6050A（Invensense）。
磁罗盘
磁罗盘测量的物理量是地（dì）球磁（cí）场强度沿（yán）机体轴的分量（liàng），并依此（cǐ）计算出（chū）机体的航向角（jiǎo）。常用的MEMS磁罗（luó）盘传感器型号有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者性能相近，其中前（qián）者目前已经停（tíng）产。磁罗盘主要的（de）性能参数包（bāo）括（kuò）灵（líng）敏度、稳定性（xìng）（漂移）等。
气压计
气压（yā）计测量的物（wù）理量是大气压（yā）值，根据该（gāi）数值（zhí）可计算（suàn）出绝对海拔高度。常（cháng）用的气压计传感（gǎn）器型号包括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及BMP180（Bosch）。气压计在使（shǐ）用过程中存在的问题是（shì），在近地面飞（fēi）行时，“地面效应（yīng）”的存在会导（dǎo）致（zhì）飞机周围气（qì）体（tǐ）的气压（yā）分布与静（jìng）止状态下的大（dà）气不同（tóng），使得无法用（yòng）气压计（jì）来测算出高（gāo）度。通常的解决办法是在起飞（fēi）或降落（luò）时（shí）使用其他传感（gǎn）器（qì），比如超声波传感器（qì）或激光测距仪。
GNSS模块
GNSS模块测量的物理量相对比较丰富（fù），主（zhǔ）要包括地理坐标（经纬（wěi）度）、海拔高度、线（xiàn）速度以及航向角（RTK系统）。常用（yòng）的（de）GNSS模块生产商包括瑞士的U-BLOX和加拿大的NOVATEL。在使用GNSS模块时，卫星信（xìn）号接收天（tiān）线（xiàn）的放置需要要注意电磁干扰的屏蔽，部分有实力的整（zhěng）机生产（chǎn）厂（chǎng）商会根据飞机（jī）型号专门（mén）定制卫（wèi）星信（xìn）号接（jiē）收天线。
光流（liú）模块（kuài）
光流模块是一个（gè）比较特殊的模块，既可以（yǐ）用来感知机体的运动状态，如测量水平方向的（de）位移速度，也（yě）可以用来（lái）感知周围的环境，用（yòng）作避障的用途（tú）。比较（jiào）常（cháng）见的光流模块（kuài）是（shì）开源（yuán）的（de）PX4FLOW。光流（liú）模块通（tōng）常在室内（nèi）使用（yòng），主要是（shì）为了解决室（shì）内（nèi）卫星信（xìn）号不佳的问题，另外（wài）对于拍摄的（de）地面需要有一定（dìng）纹理图案。
五个常用的测距模块
超声波和红外TOF各方面（miàn）性（xìng）能（néng）比较相似，比如测量距离（lí）都（dōu）比较（jiào）近，像超声波测量的距（jù）离一（yī）般在4米左右。另外这两种传感器的使（shǐ）用范围都容易受（shòu）到实（shí）际（jì）环境的限（xiàn）制，比如（rú）红外TOF是向被测物（wù）体表面发射红光（guāng）并反射，如果遇到红光反射率（lǜ）不（bú）高（gāo）的物体像（xiàng）玻璃就会（huì）失效。但这两（liǎng）种传（chuán）感（gǎn）器有一个最大的优势就是成本低，另外模块体积也比较小，所以在消费类无人（rén）机上（shàng）得到了广泛使用。
激光雷达测距一般都比较远（yuǎn），大多数产（chǎn）品都（dōu）可以达（dá）到100米以上，但（dàn）是大雨大雾的天气环（huán）境会影响其测量结果（guǒ）。另外的劣势在于成本比较高：在（zài）激光雷达行业实力（lì）最强的是Velodyne，它的一（yī）款适用于无人（rén）机（jī）使（shǐ）用的小型化产品VLP-16价格也（yě）达到了1000美元以上，对于商用无人机来说成本还是比较高。
深度感（gǎn）知摄像头根据测量技术可以分为三种，立体摄像头（tóu），也叫双目（mù）视觉技术，代表（biǎo）产品就是大疆的精（jīng）灵4；结构（gòu）光（guāng）技术，代表产（chǎn）品有微软的Kinect；时（shí）差测距（jù）技（jì）术（TOF），由于生（shēng）产（chǎn）厂（chǎng）家较（jiào）少而（ér）且成本较高，因此在无人机上（shàng）的应用很少。深度（dù）感知摄（shè）像头在（zài）使用（yòng）时也存在局限性，双目视觉技术的缺点（diǎn）是在低光环（huán）境下无法正常（cháng）工作，而（ér）结构光技术则（zé）与之相反，在强光下无法正常工作。因此有的（de）厂家把两种技（jì）术进行组合，弥补彼此的缺陷，扩大其适（shì）用（yòng）的（de）环境范围。
传感器校准
传感器校准，包括精校准和粗校准。精校准（zhǔn）效果比较好，但需（xū）要昂贵的标定设备；粗校准（zhǔn）则不需要（yào）借助外（wài）部设备，只对传感器本身进行操作即可。
以磁罗盘的粗（cū）校准为例，由于地球（qiú）上任意位置的地磁场强度（dù）在较（jiào）长时间跨度内都可视为是（shì）恒定（dìng）的（de），当转动磁罗盘时，根据相（xiàng）对运动可假设磁罗盘固定（dìng）不动，而地磁场（chǎng）矢量（liàng）随之在转动，其（qí）矢量端点在空间的（de）轨迹应为一个标准的球体，但（dàn）由于传感器存在误差，实际测出（chū）的数据并不严格都在球体（tǐ）的表面，这时候就需要根据测量（liàng）出来的数（shù）值（zhí）以及已（yǐ）知的准确值来计（jì）算两者之（zhī）间的换算关系，也就（jiù）是该（gāi）款磁罗盘的误差模型。在以后使（shǐ）用该款磁罗盘（pán）时（shí）就可（kě）以根据粗（cū）校准得出的误差模型来处理测（cè）量值，使得测量值（zhí）的误差减小。
磁罗（luó）盘校准（SGB sbgcenter）
不（bú）同类型的传（chuán）感器数（shù）据融（róng）合方（fāng）法有多（duō）种，在（zài）业内用的比较普遍而且效果也比较好的（de）是（shì）EKF，也就（jiù）是扩展（zhǎn）卡尔曼滤波。
以（yǐ）计算飞机姿（zī）态（tài）角的融合（hé）方法为例，EKF更新过（guò）程主要分（fèn）为两个（gè）部分，预（yù）测更新（xīn）和量测更新。预测更新主要利用（yòng）陀螺仪更新预测状态（tài）量，同时（shí）计（jì）算该状态量的协方差矩阵。在量测更新中先会计（jì）算滤波（bō）增益，然后使用滤波增益融合预（yù）测状态量、加（jiā）速度计以及磁罗盘的数据，成（chéng）为一个融合状态量，同（tóng）时计算融合状态量的（de）协方差矩阵，在下一（yī）次更新周期的计算（suàn）中使用。
计（jì）算姿态角的融（róng）合方法流程
传感器（qì）冗余设计主要（yào）是将多（duō）个同种传感器（qì）进行（háng）组合（hé），处理方法是首先会（huì）剔（tī）除数（shù）据异常的传感（gǎn）器，然（rán）后再进行传感器的融合。冗余设计不仅可以提高（gāo）测量精度也可以提高整套系（xì）统的可靠性（xìng），在某一个传（chuán）感器（qì）失效（xiào）的情（qíng）况发生时，让整个系统能够继续正常工作。
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