下一刻,一股暖流再次涌入周华强的大脑当中,而这一次,这暖流的持续时间似乎有些长,整整持续了一个小时,这股暖流才终于缓缓消失。

但这一个小时的“洗礼”,对于周华强而言是非常充实的,当他再次睁开眼睛时,都忍不住的说一句,这100万科研经费花得真值!

想要成功研发出一款无人机,就需要首先了解到无人机的研发过程中需要用到哪些知识。

控制原理,飞行原理,动力力学原理,空气力学原理,流体力学原理,硬件原理,算法原理等等。

简单来说,除了无人机当中需要用到的那块芯片以外,其余部分用到的原理,基本上是和周华强所学习的微电子技术专业没有太大关系的,基本上全都和力学相关。

这也是为什么这一次的科研经费需求如此之多的原因,毕竟这些知识内容,周华强是从未学习过的。

但这不重要,因为周华强拥有科研系统!

如果说在学校的时候,周华强还担心他“自学”的速度太快,会引起其他人的怀疑,但现在他已经毕业了,就不再有这些个担心,可以随心所欲的“加速”自己的学习速度。

而当周华强又花了几个小时时间梳理了一下大脑中的知识内容后,他也终于捋清楚了研发无人机所需要的所有准备。

首先,无人机由飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等组成。

飞行管理与控制系统,相当于无人机系统的“心脏”部分,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用。

至于无人机机体的核心就是飞行器控制器――主控MCU。

MCU也叫单片机,是把中央处理器的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

无人机MCU是飞控子系统的核心,飞控系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统,飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用,是无人机最核心的技术之一。

除了无人机MCU,无人机还需要陀螺仪、加速计、地磁感应、气压传感器,超声波传感器、光流传感器、GPS模块等想互协助工作方可完成飞行。

IMU感知飞行器在空中的姿态,将数据送给主控处理器MCU。主控处理器MCU将根据用户操作的指令,以及IMU数据,通过飞行算法控制飞行器的稳定运行。

由于有大量的数据需要计算,而且需要实时性极高的控制,所以MCU的性能也决定了飞行器是否能够飞得足够稳定,灵活。

至于无人机的工作原理,则非常简单,基本上可以分成两个部分。

第一个部分,垂直运动。

无人机利用旋翼实现前进和停止。力的相对性意味着旋翼推动空气时,空气也会反向推动旋翼。这是无人机能够上上下下的基本原理。进而,旋翼旋转地越快,升力就越大,反之亦然。

第二个部分,水平运动。

要使无人机水平运动,则需要降低旋翼1的角速度,但是,虽然来自旋翼1的推力缺失能使无人机改变运动方向,但与此同时向上的力不等于向下的重力,所以无人机会下降。

无人机是对称的,这同样适用于侧向运动。一架四轮无人机就像一辆每一面都可作为正面的车,所以了如何向前也就解释了如何向后或向两侧移动的问题。

这里需要用到一个关键的零部件,转子。

无人机依靠旋翼作垂直运动,由一个附在发动机上的螺旋桨组成,用于悬停,这意味着无人机的向下推力等于对其产生的重力拉力。

当飞行员增加速度,直到旋翼产生大于重力的向上力时,爬升,当飞行员执行相反的动作并降低速度时,下降。

为了悬停,无人机四个旋翼中的两个顺时针移动,而另两个逆时针移动,确保无人机的侧向动量保持平衡。

为了避免它的垂直运动失去平衡,无人机上的另外两个旋翼将增加它们的旋转。同样的原理也适用于前后移动无人机的旋翼必须施加推力,同时确保旋翼的旋转保持无人机的平衡。

如何控制无人机运动?

这里需要用到一点通信知识,需要用到无线远程连接技术。

无线连接允许飞行员从鸟瞰的角度观察无人机及其周围环境,用户还可以利用应用程序预先编程特定的GPS坐标,并为无人机创建自动飞行路径。

另一个方便的无线功能是能够实时跟踪电池充电,这是一个重要的考虑因素,因为无人机使用较小的电池来保持低重量。

如果放在前世,无人机的远程控制一般需要使用智能手机或者平板电脑,但在2003年以及2004年,在智能手机还没有发展起来的情况下,周华强只能先行研发出一套配套的手柄去进行操作。

除此以外,无人机还需要其他的一些零部件,比如加速度计和高度计。

加速计向无人机提供速度和方向的信息,而高度计则告诉机器其高度。这些特性也有助于无人机缓慢而安全地着陆,防止其陷入一种称为“清洗”的空气真空中,这种真空可能以一种不可预知的方式将飞机拉下。

当然,还有一个最重要的部件,就是摄像机!

无人机的机载内置摄像头可以让飞行员在没有直接瞄准设备的情况下看到无人机飞行的位置。安装在无人机上的摄像头可以帮助用户看到难以到达的地点,并且可以成为一个改变游戏规则的工具,特别是在搜索和救援场景中。

当然,一般情况下,摄像机的存在的最重要的意义,还是进行航拍!

……

简单构思好了无人机所需要准备的各项知识后,周华强内心的信息顿时无比爆棚,因为他非常清楚,无人机这种多功能设备,它利用无线技术的力量,是可以完成从拍摄视频到协助紧急情况的所有工作的!

随着技术的发展和世界的联系越来越紧密,它的效用也只会越来越大!

而现在,华强科技已经掌握了其中的先机!