無人機涉及哪些工作

自開公眾號以來，陸續(xù)有不少關(guān)注者提問怎么去學(xué)習(xí)無人機技術(shù)，尤其是對于入門者。其實無人機是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它涉及到許多學(xué)科。所以你首先要給你自己一個定位，你是要從事無人機哪方面的工作？

我們先來了解一下無人機設(shè)計研發(fā)一般都有哪些方面的工作？我們大概用簡單的語言描述一下它們的工作內(nèi)容。

總體設(shè)計：明確總體設(shè)計指標(biāo)，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)，一般是啥都要懂點；

結(jié)構(gòu)設(shè)計：設(shè)計飛行器結(jié)構(gòu)，既要保證強度，也要控制重量、重心位置；

氣動設(shè)計：設(shè)計飛行器的氣動外形、機翼翼型，飛得越快越重要；

導(dǎo)航算法設(shè)計：融合傳感器數(shù)據(jù)輸出位置、速度、姿態(tài)等信息；

飛控算法設(shè)計：設(shè)計飛行控制律，實現(xiàn)路徑跟蹤、軌跡跟蹤、姿態(tài)跟蹤；

圖像算法設(shè)計：設(shè)計視覺導(dǎo)航、視覺識別、視覺跟蹤算法；

動力系統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計發(fā)動機、電機系統(tǒng)；

嵌入式軟件設(shè)計：設(shè)計應(yīng)用層和底層系統(tǒng)軟件；

嵌入式硬件設(shè)計：設(shè)計硬件系統(tǒng)，開發(fā)系統(tǒng)軟件和底層驅(qū)動；

地面站軟件設(shè)計：設(shè)計UI界面，根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議設(shè)計和編寫地面站軟件。

上述是我對無人機工作的一些理解和總結(jié)，有不對不全的地方歡迎大家補充和指正。要學(xué)習(xí)無人機技術(shù)的朋友應(yīng)該根據(jù)自己的愛好和專業(yè)情況從這些工作中選取一個工作內(nèi)容，然后深入學(xué)習(xí)。由于我主要從事導(dǎo)航和飛控算法的設(shè)計工作，所以我們就主要談一談怎么去深入學(xué)習(xí)導(dǎo)航和飛控算法的設(shè)計。

三步走學(xué)習(xí)飛控算法

關(guān)于導(dǎo)航和飛控算法設(shè)計，我在這里建議大家分三步走學(xué)習(xí)。

第一步 夯實基礎(chǔ)

導(dǎo)航和飛控算法設(shè)計都是屬于理論性比較強的工作，需要大家掌握比較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，所以，不要妄想直接學(xué)習(xí)怎么搭建控制器，這跟武俠小說中學(xué)習(xí)上乘武功是一樣的，首先需要練好基本功，把內(nèi)功練好了學(xué)具體的武功招數(shù)不僅快而且能夠發(fā)揮最佳效果。

理論基礎(chǔ)其實很多人在大學(xué)里都學(xué)過，只不過是把學(xué)過的知識還給老師了或者當(dāng)時就沒有好好學(xué)，沒有學(xué)過的朋友也不用太擔(dān)心，只要時間花到位，自然是能夠掌握所需的知識。理論基礎(chǔ)主要有這些課程：數(shù)學(xué)分析、矩陣分析、概率論、隨機過程、信號與系統(tǒng)、理論力學(xué)、線性系統(tǒng)理論、非線性控制系統(tǒng)理論、飛行動力學(xué)與控制。

學(xué)習(xí)一門課程一定要有一本好的參考書，它可以幫我們節(jié)省很多時間，我會在之后給大家推薦一些寫得比較好的書籍，供大家學(xué)習(xí)時使用。另外，在學(xué)習(xí)過程中遇到問題不要被困住，可以先放一放，很多問題等你學(xué)到課程的后面就會恍然大悟的，這一點會幫助自學(xué)的朋友解決很多問題。

第二步 殺怪練級

實戰(zhàn)是最檢驗學(xué)習(xí)水平的方法，也是提升自己的絕佳路徑。實戰(zhàn)可以是完成一個簡單的定高飛行，也可以是復(fù)雜的路徑跟蹤、軌跡跟蹤。實戰(zhàn)既可以是仿真測試，也可以是實際飛行，仿真測試既可以使用matlab這樣的軟件來實現(xiàn)，也可以搭建像px4一樣的開源軟件開發(fā)環(huán)境來進(jìn)行仿真。

現(xiàn)在github上有很多開源軟件和硬件，它們都具備完善的軟件和硬件系統(tǒng)，要在上面進(jìn)行二次開發(fā)可以減少很多不必要的工作量。另外，搭建一套可以飛行的小無人機系統(tǒng)也是非常有必要的，有條件的朋友建議搭建一套，隨時隨地實現(xiàn)你的想法。

大家在實現(xiàn)自己的算法設(shè)計時一定是由簡入難，不要一開始就想去設(shè)計一套特別完善，特別厲害的算法，這樣子成功的幾率極小，不僅會打擊你的信心，還容易走錯方向。

第三步、無招勝有招

飛控和導(dǎo)航算法設(shè)計不僅僅是實現(xiàn)一個算法那么簡單，算法有時候只是幾個公式而已，但到了真正使用時就會有很多種情況需要考慮，怎么對狀態(tài)初始化啊，飛機不同的飛行狀態(tài)時應(yīng)該使用那套算法啊，怎么容錯啊，怎么抗飽和啊等等。

所以要想成為導(dǎo)航和飛控算法設(shè)計的高手，你還需要脫離公式，隨機應(yīng)變，在不同情況下根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計。這就像武俠小說中的那些絕頂高手，他們沒有招式，達(dá)到了無招勝有招的最高境界。冰凍三尺非一日之寒，要想達(dá)到這個境界，往往是需要多年的經(jīng)驗加不斷的學(xué)習(xí)，一般都是行業(yè)內(nèi)的老前輩。

總結(jié)

上面讓大家分三步走，其實，并不是說先完成第一步，然后再去試第二步。他們都是循環(huán)迭代的過程，只是在總體思路上你應(yīng)該是先打好基礎(chǔ)，然后再去設(shè)計控制器，設(shè)計導(dǎo)航算法，在你設(shè)計的過程中遇到問題了再反過來學(xué)習(xí)，進(jìn)一步夯實基礎(chǔ)，那最后積累經(jīng)驗，根據(jù)實際情況設(shè)計算法，靈活修改算法也不是朝夕可成，在此過程中也是在不斷地學(xué)習(xí)新的知識，夯實新的基礎(chǔ)。

有些奮戰(zhàn)在一線的朋友可能沒有那么多時間去學(xué)習(xí)那些基礎(chǔ)課程，那可以根據(jù)你需要的知識選擇性的進(jìn)行學(xué)習(xí)，這個就需要自己對知識面有比較好的掌控，知道缺哪些基礎(chǔ)，對于小白來講可能比較難。所以對于小白來說，還是建議你先學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程，畢竟作為小白來講也不可能一下子就讓你去做實際的控制器、導(dǎo)航算法的設(shè)計，還是有時間可以讓你去打好基礎(chǔ)的。最后祝大家都能成為高手，達(dá)到無招勝有招的境界。