無人機涉及哪些工作

自開公眾號以來，陸續(xù)有不少關注者提問怎么去學習無人機技術，尤其是對于入門者。其實無人機是一個復雜的系統(tǒng)，它涉及到許多學科。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。

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

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

氣動設計：設計飛行器的氣動外形、機翼翼型，飛得越快越重要；

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

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

圖像算法設計：設計視覺導航、視覺識別、視覺跟蹤算法；

動力系統(tǒng)設計：設計發(fā)動機、電機系統(tǒng)；

嵌入式軟件設計：設計應用層和底層系統(tǒng)軟件；

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

地面站軟件設計：設計UI界面，根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議設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。要學習無人機技術的朋友應該根據(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，然后深入學習。由于我主要從事導航和飛控算法的設計工作，所以我們就主要談一談怎么去深入學習導航和飛控算法的設計。

三步走學習飛控算法

關于導航和飛控算法設計，我在這里建議大家分三步走學習。

第一步 夯實基礎

導航和飛控算法設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)學基礎，所以，不要妄想直接學習怎么搭建控制器，這跟武俠小說中學習上乘武功是一樣的，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。

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

學習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，供大家學習時使用。另外，在學習過程中遇到問題不要被困住，可以先放一放，很多問題等你學到課程的后面就會恍然大悟的，這一點會幫助自學的朋友解決很多問題。

第二步 殺怪練級

實戰(zhàn)是最檢驗學習水平的方法，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)自己的算法設計時一定是由簡入難，不要一開始就想去設計一套特別完善，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

飛控和導航算法設計不僅僅是實現(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。

所以要想成為導航和飛控算法設計的高手，你還需要脫離公式，隨機應變，在不同情況下根據(jù)實際情況進行設計。這就像武俠小說中的那些絕頂高手，他們沒有招式，達到了無招勝有招的最高境界。冰凍三尺非一日之寒，要想達到這個境界，往往是需要多年的經(jīng)驗加不斷的學習，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該是先打好基礎，然后再去設計控制器，設計導航算法，在你設計的過程中遇到問題了再反過來學習，進一步夯實基礎，那最后積累經(jīng)驗，根據(jù)實際情況設計算法，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習新的知識，夯實新的基礎。

有些奮戰(zhàn)在一線的朋友可能沒有那么多時間去學習那些基礎課程，那可以根據(jù)你需要的知識選擇性的進行學習，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，對于小白來講可能比較難。所以對于小白來說，還是建議你先學習基礎課程，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、導航算法的設計，還是有時間可以讓你去打好基礎的。最后祝大家都能成為高手，達到無招勝有招的境界。