认清（qīng）自己

为了认清自己（jǐ），四旋翼飞行器配备了两只（zhī）功（gōng）能强大的（de）眼（yǎn）睛：一只能看清自己的“位置（zhì）”，知道自（zì）己（jǐ）是在黄山（shān）还是泰山，这就（jiù）是自带的GPS定位系（xì）统；另一只能看清自己的“姿（zī）态”，就是知道（dào）自己是“坐着”、“躺着”，还是“倒立”，这就是陀螺仪。这两只眼睛还要（yào）和“加速度（dù）计”配合（hé）使用，才能更准确地知道自己的（de）姿态和位置，以及姿态和位置的改（gǎi）变情况。

所谓GPS定位系统即全球定位系统（GlobalPositioningSystem），是一种（zhǒng）以全（quán）球24颗定位人造（zào）卫星为基础，向全（quán）球各地（dì）全天候地提供三维位置、三维速度等信息的无线电导航定位系统。它由三部（bù）分构成：一是地面控制部分，由主（zhǔ）控站、地（dì）面天线、监测站（zhàn）及通讯辅助系统（tǒng）组成；二（èr）是空间部分，由（yóu）24颗卫星组（zǔ）成，分布在6个轨道平面；三是用户（hù）装置（zhì）部分，由GPS接收机和卫星天线组成（chéng）。四旋（xuán）翼飞行器身上安装的就是（shì）用户装置部分。

陀螺（luó）仪又叫角速度计（jì），就是通过一个不断旋转的陀螺记录“姿态（tài）”。它的原理跟小（xiǎo）时候玩的抽陀（tuó）螺（luó）一样，陀螺一旦转起来，即使（shǐ）地（dì）面是斜（xié）的，陀螺还是（shì）会保持垂直（zhí）旋转，具有“定轴性”，我们可以假定（dìng）这个姿势是“坐姿”。当四旋翼飞行器（qì）“躺下”时，便与坐姿产（chǎn）生了一个夹角，但陀螺仪依（yī）然会沿着（zhe）“躺姿（zī）”的轴（zhóu）继续（xù）高速（sù）旋（xuán）转，具有“进动性（xìng）”。利（lì）用（yòng）安装在陀螺仪上的传感器（qì）就可以知道这个（gè）夹角的大小（xiǎo）和方向，从而确定“姿态”的变（biàn）化（huà）。

光有GPS和陀（tuó）螺仪还不能很好地知道自（zì）己（jǐ）准确的“姿态”和“位置”及动态变化的情况，还需要有加速度计的配合。

设计者（zhě）在（zài）加速（sù）度计的内部配置了两个电（diàn）容的连接（jiē）点，并且在（zài）中间放置一（yī）个可导（dǎo）电、可晃动的（de）物质，透过监测该物（wù）质移动引起的电（diàn）容（róng）改（gǎi）变，得到四旋（xuán）翼飞行器位置变化的剧烈（liè）程（chéng）度。

认（rèn）识他人

认（rèn）清了自己（jǐ）之后，四（sì）旋翼飞（fēi）行器还需（xū）要（yào）认识他人。一般的四旋翼飞行器会配（pèi）备一架高级相机，这台高（gāo）级相（xiàng）机（jī），其实和咱们日常使（shǐ）用的（de）相（xiàng）机（jī）是一个原理，只是多（duō）了一个高级（jí）的视觉（jiào）处理（lǐ）系统，犹如人的视神经（jīng）系统一样，可以（yǐ）感知周边（biān）环（huán）境。“相机”分辨率（lǜ）越高（gāo）四旋翼飞行器就“看（kàn）”得越清（qīng）楚。

四旋翼飞行器还师从蝙蝠，仿照超声波测距（jù），配（pèi）备红外线发射装置（zhì），通过（guò）发射出（chū）去的（de）波和反射回来的波之间的时间差，测出（chū）目标距离自己（jǐ）有（yǒu）多远。

四旋翼飞行（háng）器（qì）拥有（yǒu）对称分布在（zài）身体（tǐ）的前后左右的四（sì）只“翅膀”，它们在同一（yī）高（gāo）度的平面上（shàng），大小完全相同（tóng），由（yóu）四个对（duì）称（chēng）分布（bù）在（zài）“翅膀”支架端的（de）电机提供动（dòng）力，支架（jià）中（zhōng）间安放着GPS、陀（tuó）螺（luó）仪、加速度计、感（gǎn）应器、视觉（jiào）感应系统和（hé）红外线测距装（zhuāng）置等。

拥（yōng）有如此简单的构架，四旋翼飞行器又是如何飞翔的呢（ne）？

四旋翼（yì）飞行器的四只（zhī）“翅膀”不（bú）停的转动（dòng）会提供升力，转速的改变可以改变（biàn）升力的大小，从而（ér）改变四旋翼（yì）飞行器的位置和姿态。另（lìng）外，相邻的翅膀要做相反方向的旋转，这样才能产生平（píng）衡的力矩防止四旋翼在空中“打转”。

下面就让我们看看（kàn）四旋（xuán）翼飞（fēi）行器的飞行绝技。

悬停（tíng）：四个电机的输出功率增加，就（jiù）带动着四只翅（chì）膀的转速提（tí）升，产生向上的升（shēng）力，当（dāng）这个升力超出（chū）了四旋翼飞行（háng）器自身重（chóng）力时，四（sì）旋翼飞行器便起飞了。所（suǒ）谓在空中悬停（tíng），就需要四只翅（chì）膀转速带（dài）来（lái）的升（shēng）力和地（dì）球施加的重力大小相同（tóng），方向相反，也就（jiù）是“静（jìng）若处子”啦。

前进（jìn）：做到（dào）悬（xuán）停（tíng）之后，四旋翼飞行器又如何前进呢（ne）？这需要（yào）力的方向（xiàng）发（fā）生变化（huà），一定要有使其（qí）向前的力，如图7所示，在悬停的基础上增加后面翅膀（bǎng）的转速使（shǐ）得升力增大，减（jiǎn）小前面翅（chì）膀的转速使得升（shēng）力减小，如此四旋翼（yì）飞行器（qì）的（de）身体（tǐ）便会产生倾斜，翅膀的升力差便会产生向前（qián）的分量，四旋翼飞（fēi）行（háng）器便可以向（xiàng）前飞（fēi）行了。

滚转：如（rú）果改（gǎi）变左右两只翅膀的转速，即改变（biàn）力矩（jǔ），四旋（xuán）翼飞行器（qì）就（jiù）能在空中实现滚转。当增大左边减小右边电（diàn）机的转速或者（zhě）减小左边增大右边电机（jī）的转速时，机（jī）体就会倾斜（xié），如此左右不平衡的升力会（huì）使（shǐ）得（dé）力矩增大，这样飞行（háng）器就（jiù）可以（yǐ）在空中滚（gǔn）转了。

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