第14课 无人机飞行-九年级信息科技同步精品课堂（浙教版2023）

无人机飞行 1 目录 PART One 无人机飞行概述 PART Two 无人机飞行原理 PART Three 无人机飞行实践 PART Four 无人机飞行发展现状及趋势 PART ONE 无人机飞行概述 无人机飞行定义 无人机飞行，首先由地面飞行控制系统发送飞行信息和指令，其次由无人机上配置的控制器接收地面飞控系统的信息和指令，最后由无人机的电机和螺旋桨等部件做出飞行动作，实现平稳飞行。无人机的飞行动作可通过编程进行控制，实现无人机的智能飞行。 无人机飞行原理 飞行控制系统：通过传感器、控制器和执行器实现飞行控制 动力系统：通过电动机、电池和螺旋桨提供动力 导航系统：通过GPS、陀螺仪和加速度计实现定位和导航 通信系统：通过无线通信实现无人机与地面站的数据传输和控制 PART TWO 无人机飞行原理 飞行系统 常见的民用无人机是由电机带动螺旋桨旋转产生升力而飞起来的。根据牛顿第三定律，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。如四旋翼无人机，当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机所受总重力时，飞机就可以悬停在空中了。 图15-1为四旋翼无人机的示意图，背景中的三角形红箭头表示飞机的机头朝向，螺旋桨M1、M3的旋转方向为逆时针，螺旋桨M2人M4的旋转方向为顺时针。飞行时，M2、M4所产生的逆时针反作用力和 M1、M3产生的顺时针反作用力相抵消，飞机机身就可以保持平稳的姿态飞行。 动力系统 螺旋桨：将电动机产生的机械能转化为推力，使无人机在空中飞行 电池：为无人机提供电力来源 电动机：将电池电力转化为机械能，驱动无人机飞行 控制系统：控制电动机的转速和螺旋桨的角度，以实现无人机的飞行控制 导航系统 惯性导航系统：利用加速度计和陀螺仪，提供无人机姿态和速度信息 气压计：提供无人机高度信息 无线电导航系统：利用无线电信号，提供无人机位置信息 超声波导航系统：利用超声波传感器，提供无人机位置信息 毫米波导航系统：利用毫米波雷达，提供无人机位置和姿态信息 GPS：全球定位系统，提供无人机位置信息 磁罗盘：提供无人机航向信息 视觉导航系统：利用摄像头和计算机视觉算法，提供无人机位置和姿态信息 激光雷达导航系统：利用激光雷达，提供无人机位置和姿态信息 红外导航系统：利用红外传感器，提供无人机位置信息 通信系统 无线电通信：无人机与地面控制站之间的无线通信 01 02 卫星通信：无人机与卫星之间的通信，用于远距离控制和导航 03 网络通信：无人机与互联网之间的通信，用于数据传输和远程控制 04 通信协议：无人机与地面控制站之间的通信协议，如MavLink等 PART THREE 无人机飞行实践 飞行实践 无人机飞行实践:无人机以等边三角形的一个顶点为起点,起飞后沿边飞行，最终完成等边三角形飞行图案。飞行路线图如图15-2所示。 问题分析 1.问题分析 由于等边三角形的三个内角均为60°，所以每完成一个边长的飞行后，需要控制无人机顺时针旋转120°后继续飞行100cm，直到完成等边三角形的飞行任务以顺时针飞行为例设计无人机飞行路线，具体执行过程分析如下: ①无人机起飞; ②前进100cm; ③右转120°; ④前进100cm; ⑤右转120°; ⑥前进100cm; ⑦降落。 流程图 2.设计流程图 确定好飞行航线后，为了使编写的程序条理更清晰，可将具体执行过程绘制成流程图，如图15-3所示。 3.项目实施 不同型号的无人机可以选择不同的方式进行程序编写，可选择C、C++、Python等编程语言，也可选择图形化编程软件。不论选择何种方式进行程序编写，其思路基本一致，可根据表15-1准备和实施。 项目实施方案 无人机飞行注意事项 (1）禁止无人机在超过限定高度的空域飞行。 (2）禁止无人机在人口或建筑物密集地区飞行。 (3）使用无人机进行拍摄时务必尊重他人的隐私权。 (4）禁止无人机搭载任何违法危险物品飞行。 (5)禁止无人机在机场、政府大楼、交通要道、军事设施等法律规定的禁飞区飞行。 (6)确保无人机飞行时不会对载人飞行器造成影响，切勿在载人飞行器附近飞行，必要时立即降落。 (7）确保无人机在操控者的视线范围内飞行，若有必要可安排观察员监控无人机的位置。 (8）无人机飞行前要确保飞行的区域是被法律允许的，依据法律法规，飞行前需要了解禁飞区。禁飞区指某一领地的上空禁止任何未经特别申请许可的飞行器飞入或飞越的空域。 PART FIVE 无人机飞行发展现状及趋势 全球无人机发展现状 2 技术不断进步，无人机性能不断提高，应用领域不断拓展 3 法规政策不断完善，无人机飞行更加规范和安全 1 市场规模不断扩大，预计未来几年将保持高速增长 5 国际合作不断加强，各国无人机企业加强合作，共同推动无人