如今，四旋翼飞行器已经被广泛应用于人类生活中，成为各行各业的好帮手。它可以是居民楼前的送货员，是空中摄影师，是救灾抢险的一线人员。它 摄影出现在各行各业中。今天，带大家了解一下四旋翼飞行器的构造与飞行原理。

汪峰求婚时使用的飞行器

为了对自身进行准确的定位，四旋翼飞行器设计了两个强大的功能，即与。GPS定位系统使飞行器能够定位飞行时的外部环境，陀螺仪则使飞行器能认清飞行时自身的姿势。两个功能和“加速度计”配合使用，就能使飞行器准确的认知自身的姿态和位置及其改变情况。

四旋翼“心里的双眼”：GPS和陀螺仪

GPS定位系统全称为全球定位系统（Global Positioning System），这个以全球24颗定位人造卫星为基础，能够全天候地向全球各地提供三维位置、三维速度等信息。它由面控制部分、空间部分、户装置部分三部分构成。四旋翼飞行器身上安装的就是用户装置部分。

陀螺仪又名角速度计，即通过一个不断旋转的陀螺来记录“姿态”。它与抽陀螺玩具原理一样，当陀螺旋转起来，即使地面是斜的，陀螺依然会保持垂直旋转，这是它的“定轴性”，假定这个姿势是“坐姿”。当四旋翼飞行器“躺下”时，则与坐姿形成了一个夹角，但陀螺仪依然会沿着“躺姿”的轴继续高速旋转，这是它的“进动性”。陀螺仪上安装的传感器能够感知这个夹角的大小和方向，因此就能获知飞行器的“姿态”变化。

加速度计的内置了两个电容的连接点，连接点中间放置一个可导电、可晃动的物质，通过监测该物质移动引起的电容改变，能够得知飞行器位置变化的剧烈程度。

了解了三个功能的工作原理，也就明白了为什么三者配合使用能够有效的为飞行器定位。

加速度计

在认清了自身定位的基础上，一般的四旋翼飞行器会配备一架高级相机，这台高级相机除了日常相机的功能外，还增加了一个高级的视觉处理系统，使飞行器能够感知周边环境。“相机”分辨率越高四旋翼飞行器就“看”得越清楚。

四旋翼飞行器使用超声波测距，配备红外线发射装置，通过发射波和反射波的时间差来测出目标距离自己有多远。

四旋翼飞行器的高级相机与红外线测距装置

四旋翼飞行器的结构

在结构上，飞行器设计了高度、大小上完全相同对称分布在身体的前后左右的四个“翅膀”，“翅膀”支架端的电机提供动力，支架中间安放着GPS、陀螺仪、加速度计、感应器、视觉感应系统和红外线测距装置等。

四只“翅膀”不停的转动为飞行器提供升力，升力的大小通过转速的改变决定，升力大小能够改变飞行器的位置和姿态。为了产生平衡的力矩防止四旋翼在空中“打转”，飞行机设计上，相邻的翅膀要做相反方向的旋转。

这些完美的构造相互牵引与制约，使飞行器能够实现空中悬停、向前飞行、空中滚转等飞行技能，使四旋翼飞行器能够更加灵活、轻便的运动。这也是其被广泛使用的原因。

图7 四旋翼飞行器设计的三种飞行动作