无（wú）人机的飞行感知（zhī）技术主要用（yòng）作两个（gè）用（yòng）途，其一是提供给飞（fēi）行（háng）控制系统，由于（yú）飞行控制系（xì）统的主要功能是控制飞机（jī）达到期（qī）望姿态和空间位置，所以（yǐ）这部（bù）分的感知技术（shù）主要（yào）测量飞机运动状态相关（guān）的物理量，涉（shè）及的模块包括陀螺仪、加速度（dù）计、磁（cí）罗盘、气压计、GNSS模块以及光流模块（kuài）等。另一个用途是（shì）提供（gòng）给无人机的自主导航系统，也就是路径（jìng）和避障规（guī）划（huá）系统，所以需要感知周围环（huán）境状态，比（bǐ）如障碍物的位置（zhì），相（xiàng）关（guān）的（de）模（mó）块包括测距模（mó）块以及物体检测、追踪（zōng）模块等。
陀螺仪
目（mù）前诸如俊鹰商用航测无人机普遍使用的是MEMS技术的陀螺仪，因（yīn）为（wéi）它的体积（jī）小（xiǎo），价格便宜，可以封装为IC的形（xíng）式。MEMS式陀螺仪常用来（lái）测量机体（tǐ）绕自身轴（zhóu）旋转（zhuǎn）的角速率（lǜ），常用的型号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性能的指标包括测量范围（量程）、灵敏度、稳定性（漂（piāo）移）以及信（xìn）噪比（bǐ）等。
加速度计
加速度计测量（liàng）的是机体运动的线（xiàn）加速度（dù），但由于地球引力，测（cè）量值中（zhōng）还会（huì）包含（hán）重力加速度分量，在（zài）某（mǒu）些使用情（qíng）况下需要把这部分减去。常（cháng）用（yòng）的MEMS加速度计传感器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感器生产商为（wéi）了提高芯片集成度（dù），会将陀螺仪（yí）和加速度（dù）计封装在（zài）一起，称为六轴（zhóu）传感器（qì），例如6050A（Invensense）。
磁罗盘（pán）
磁罗盘测量的物（wù）理量是地球（qiú）磁（cí）场强（qiáng）度沿机体（tǐ）轴的（de）分量，并依此计算出机体的航向角。常（cháng）用的MEMS磁（cí）罗盘传感器型号有HMC5983L（Honeywell）和（hé）QMC5883L（矽睿（ruì）），两者性能相近，其（qí）中前者目前（qián）已经停（tíng）产。磁罗盘（pán）主要的性（xìng）能参数包（bāo）括灵敏（mǐn）度、稳定性（漂移）等。
气压计
气压计（jì）测量的物理（lǐ）量是大气压值，根据该数值可（kě）计算出绝对海拔高（gāo）度。常用的（de）气压计传感器型号包括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及（jí）BMP180（Bosch）。气压（yā）计（jì）在使用过程中存在的问题是，在近地面飞行时，“地面效应（yīng）”的存在会导（dǎo）致（zhì）飞机周围气体的气（qì）压分（fèn）布与静止状态下的（de）大气不同，使得（dé）无法用气压（yā）计来测算（suàn）出高度。通常的（de）解决办法是在起（qǐ）飞（fēi）或降（jiàng）落时使用其他传（chuán）感器（qì），比如超声波传感器或（huò）激光（guāng）测（cè）距仪（yí）。
GNSS模块（kuài）
GNSS模块测量的物（wù）理量（liàng）相对比较丰（fēng）富，主要包（bāo）括地理坐标（经纬度）、海拔高度、线速（sù）度以及航（háng）向（xiàng）角（RTK系统）。常用的GNSS模块生产商包（bāo）括瑞士的U-BLOX和加拿大（dà）的NOVATEL。在使用GNSS模（mó）块时，卫星信（xìn）号接（jiē）收天线的放置需（xū）要要注意电（diàn）磁干扰的（de）屏蔽，部分有（yǒu）实力的（de）整机生（shēng）产厂商会根据（jù）飞机型号专门定制（zhì）卫星信号（hào）接收天线（xiàn）。
光流模块
光流模（mó）块是（shì）一个比较特（tè）殊的模块（kuài），既（jì）可以用（yòng）来（lái）感知机体（tǐ）的运动状态，如测量水平（píng）方向的位移速度，也可以用来感知周围的环境，用作避（bì）障的用途。比较常见（jiàn）的光流模块是（shì）开源的PX4FLOW。光流模块通常在室内使用，主（zhǔ）要是为（wéi）了（le）解决室（shì）内卫星信号不佳（jiā）的问题，另外（wài）对（duì）于拍摄的地面需要有一定纹（wén）理图案。
五个（gè）常用的测距模块
超声波和红外（wài）TOF各方（fāng）面性能比（bǐ）较相似，比如测量（liàng）距离都比较（jiào）近，像超声波测量的距离（lí）一般在4米（mǐ）左（zuǒ）右。另外这两种传感器的使（shǐ）用范围都容（róng）易受到实际环境的限制，比如红外TOF是向被（bèi）测物体表面发射红光并反（fǎn）射，如果（guǒ）遇到红光反（fǎn）射率（lǜ）不高（gāo）的物体像玻璃就会失效。但这两种传感器有一（yī）个最大（dà）的优势就（jiù）是（shì）成本低，另（lìng）外模块体积也比（bǐ）较小，所以在消（xiāo）费类无人机（jī）上得到（dào）了广（guǎng）泛使用。
激（jī）光雷达测距一般都（dōu）比较远，大多数产品都（dōu）可以达到100米以上（shàng），但（dàn）是大雨大雾的天气环境会影响（xiǎng）其测量（liàng）结果。另（lìng）外（wài）的（de）劣势在于（yú）成本（běn）比较高：在激光雷达行（háng）业实力最强的是Velodyne，它的一款适用（yòng）于无人机使用的（de）小（xiǎo）型（xíng）化产品VLP-16价格也（yě）达到了1000美（měi）元以（yǐ）上，对于商用无（wú）人机来说成本还是比较（jiào）高。
深度（dù）感知摄像头根（gēn）据测量技术可以分为三（sān）种，立（lì）体摄像头（tóu），也叫双目视觉技术，代表产品（pǐn）就（jiù）是大疆的（de）精灵4；结构光技术，代表产品有（yǒu）微软的Kinect；时差测距技术（TOF），由（yóu）于（yú）生产厂家较少而且（qiě）成本较高，因此在无人机（jī）上的应用（yòng）很少。深（shēn）度感知摄像头在使用时（shí）也存在局限性，双目视觉技术的缺点是在低光环境下无法正常工作，而（ér）结构光技术则与之相反，在强光下无法正常工作（zuò）。因此有的厂家（jiā）把两（liǎng）种技术进行（háng）组合（hé），弥补彼此的缺陷（xiàn），扩（kuò）大其（qí）适用的环（huán）境（jìng）范围。
传感器校（xiào）准
传感器校准，包括精校准和粗校准。精校准（zhǔn）效果比较好，但需要昂贵的（de）标定设备；粗校准则不（bú）需要借助外部（bù）设备，只对传感器（qì）本身进行操作即（jí）可（kě）。
以磁（cí）罗盘的（de）粗校准（zhǔn）为例，由（yóu）于地球上任意（yì）位置的（de）地（dì）磁场强度（dù）在较（jiào）长时间跨度内都可视（shì）为是恒定的，当转动磁罗盘时，根据相对运动可假（jiǎ）设磁罗盘固定不动（dòng），而地磁场矢量随之在（zài）转动，其矢（shǐ）量端点在空间的轨迹应为一个标准的（de）球体，但由于传感（gǎn）器存在（zài）误（wù）差，实（shí）际测出的数（shù）据并不严（yán）格都在球体的表面，这时候就需要根据测量（liàng）出来（lái）的数（shù）值以及（jí）已知的准确值来计算两者之间（jiān）的换算关（guān）系，也（yě）就是（shì）该（gāi）款（kuǎn）磁（cí）罗盘的（de）误差模型。在以后（hòu）使用该（gāi）款磁罗（luó）盘时就可（kě）以（yǐ）根据粗校（xiào）准得出（chū）的误差（chà）模型（xíng）来处理测量（liàng）值（zhí），使得测量值（zhí）的误（wù）差减小。
磁罗盘校准（SGB sbgcenter）
不同类（lèi）型的传（chuán）感器数据（jù）融合方法有多种（zhǒng），在业内用（yòng）的比较普遍而且效果也比较（jiào）好的是（shì）EKF，也（yě）就是扩展卡尔曼滤波。
以计算飞（fēi）机姿态角的（de）融合方法为例，EKF更新（xīn）过（guò）程主要分为两个（gè）部分，预测更新和量测更新。预（yù）测（cè）更（gèng）新主（zhǔ）要利用（yòng）陀螺仪更新（xīn）预（yù）测状（zhuàng）态量，同（tóng）时计（jì）算（suàn）该状态量的协方差矩阵。在量测更新中先（xiān）会计算滤波增益，然后（hòu）使用滤波增益融（róng）合（hé）预测状态（tài）量、加速度计以及磁罗盘的数据（jù），成（chéng）为一个融合状态量（liàng），同时计算融合状态量的协方差矩阵，在（zài）下（xià）一次（cì）更新周期的（de）计（jì）算中使（shǐ）用（yòng）。
计算（suàn）姿态（tài）角的融合（hé）方（fāng）法流程
传（chuán）感（gǎn）器冗余（yú）设计（jì）主（zhǔ）要（yào）是将多个（gè）同种传感（gǎn）器进行（háng）组合（hé），处理（lǐ）方法是首先（xiān）会剔除（chú）数（shù）据异（yì）常（cháng）的（de）传感器，然后再进行传感器的融合。冗余设计不仅可以提高（gāo）测量精度（dù）也可以提高整套系统的（de）可靠性（xìng），在某一个传（chuán）感器失效的（de）情况发（fā）生时，让（ràng）整个（gè）系统能够继续正常工作（zuò）。
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