无人机的飞行（háng）感知技术主要（yào）用作两个用途，其一（yī）是提供（gòng）给飞行控制系统，由于飞行控制系（xì）统（tǒng）的主要功能是（shì）控（kòng）制（zhì）飞（fēi）机达到期望姿态和空（kōng）间（jiān）位（wèi）置，所（suǒ）以这（zhè）部分的感知技术主要测量飞机运动状态相关的物理量，涉及（jí）的模块包括（kuò）陀螺仪、加速度计、磁（cí）罗盘、气压计、GNSS模块以及（jí）光流模块等。另一（yī）个用途（tú）是提供给（gěi）无人机的自（zì）主导（dǎo）航系统，也（yě）就是路径和避障（zhàng）规（guī）划系（xì）统，所以（yǐ）需要感知周围（wéi）环境状态，比如障碍物的位（wèi）置，相关的模（mó）块包（bāo）括测距模块以及物体检（jiǎn）测（cè）、追踪模块等。
陀螺仪（yí）
目前诸如俊鹰商用航（háng）测无（wú）人机普遍使（shǐ）用的是MEMS技术的陀（tuó）螺仪（yí），因（yīn）为它的体积小，价格（gé）便宜（yí），可以封装为IC的形（xíng）式。MEMS式陀螺仪常用来测（cè）量机体绕自（zì）身轴旋转的角速率，常用的（de）型号（hào）有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量（liàng）陀螺仪性能的指标包括测量范围（量程）、灵敏度、稳定性（漂移）以及信噪比等。
加速度计（jì）
加速度计测量的是机体运动的线加（jiā）速度，但由于地（dì）球引力，测量值中还（hái）会包含重力加速度（dù）分量，在某些使用情况下需要把这部分减（jiǎn）去（qù）。常用的MEMS加速度计传感器（qì）型号有6050A（Invensense）和（hé）ADXL350（ADI）。部分传感器生产商（shāng）为了提高芯片集（jí）成度（dù），会（huì）将陀螺仪和（hé）加速度计（jì）封装在（zài）一起，称为六轴传感器，例如6050A（Invensense）。
磁罗（luó）盘
磁罗盘测量的物理量（liàng）是地球磁场强度沿机体轴的分量，并依此计（jì）算出机体的（de）航向角。常用的MEMS磁（cí）罗盘传感器型号有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者（zhě）性能相（xiàng）近，其中（zhōng）前（qián）者目前已经（jīng）停产。磁（cí）罗（luó）盘（pán）主要的（de）性能参数包括灵（líng）敏（mǐn）度、稳定性（xìng）（漂移）等。
气压计（jì）
气（qì）压计测量的物理量是大气（qì）压值，根据该数值可计算出（chū）绝对海拔高度。常用的气压（yā）计传感器（qì）型号（hào）包括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及BMP180（Bosch）。气压计在使（shǐ）用过程中存在的问题是，在近地面飞行时，“地面效应”的存在会导致飞机周围（wéi）气体的气压分布与静止状态下的大气不同，使得无法用（yòng）气压计来测算出高度。通（tōng）常的解决办（bàn）法是在起飞或降落时使用其他传感器，比如超声波传（chuán）感器或（huò）激光测距仪（yí）。
GNSS模块
GNSS模块测（cè）量的物理量相对比较（jiào）丰富，主要包括地理坐标（经纬度）、海拔高度、线（xiàn）速度以及航向角（RTK系统）。常用的GNSS模（mó）块生（shēng）产商包括瑞士的U-BLOX和加拿大的NOVATEL。在使用（yòng）GNSS模块（kuài）时，卫星信（xìn）号接收天线的放置需（xū）要要注（zhù）意电磁干扰（rǎo）的屏蔽（bì），部（bù）分有实力的整机（jī）生（shēng）产（chǎn）厂商会根据飞机型号专门定制（zhì）卫星信号接（jiē）收（shōu）天线。
光流模块
光流模块是一个比（bǐ）较特殊的模块，既可（kě）以用来感知机体的运动状态，如测量水（shuǐ）平方向的位移速度，也（yě）可以用来感知周围的环境，用作避障的用途。比较常见的光流模块是开源的PX4FLOW。光流模块通常在室（shì）内使用，主要是为了解决（jué）室内卫星信号不（bú）佳的问题，另外对于拍摄的地面（miàn）需要有一定纹（wén）理图案。
五个常（cháng）用的测距模块
超（chāo）声（shēng）波和红外TOF各方（fāng）面（miàn）性能比较相似，比如（rú）测量距离都比较近，像（xiàng）超声波测量的距离一（yī）般在4米左右。另外这（zhè）两（liǎng）种（zhǒng）传感器的使用范围都容易（yì）受到实（shí）际环境的限制，比如红外TOF是向被（bèi）测物体表面发射（shè）红光并反（fǎn）射（shè），如（rú）果遇（yù）到红光反射率不高的（de）物（wù）体（tǐ）像玻璃就会失（shī）效。但（dàn）这两种（zhǒng）传感器有一个最大（dà）的优势就（jiù）是成（chéng）本低（dī），另外模块体积也比较小，所（suǒ）以在消费类无人机上得到了（le）广泛使用（yòng）。
激光雷达（dá）测距一般都比较远，大多数产品都可以达到100米以上，但是大雨大雾的天（tiān）气环境会影响其（qí）测（cè）量结果（guǒ）。另外的劣势（shì）在（zài）于（yú）成本比较高：在（zài）激光雷达行业实力最强的是Velodyne，它的一款（kuǎn）适用于无人机使用（yòng）的（de）小型化产品VLP-16价格也达（dá）到了1000美元（yuán）以上，对（duì）于商（shāng）用无人机（jī）来说成本（běn）还（hái）是比较高。
深度感知摄（shè）像头根据测量技术可以分为三种，立（lì）体摄像头，也叫双（shuāng）目视觉技（jì）术，代表产品就是大（dà）疆的（de）精灵4；结构（gòu）光技术，代（dài）表产品有微软的Kinect；时差（chà）测距技术（TOF），由于生产厂（chǎng）家较少而且成本（běn）较高，因此在无人机上的应用很少。深度感知（zhī）摄（shè）像（xiàng）头在使用（yòng）时（shí）也（yě）存在局限性，双目视觉技术的（de）缺点是在低光环境下（xià）无（wú）法正（zhèng）常工作，而结（jié）构光技术则与（yǔ）之相（xiàng）反，在强光（guāng）下无法正（zhèng）常工作。因此有的厂家把两（liǎng）种技术进行组合，弥补彼（bǐ）此的缺陷，扩大其适用的环境范围（wéi）。
传感（gǎn）器校准（zhǔn）
传感器校准（zhǔn），包（bāo）括精校准和粗校准。精（jīng）校准（zhǔn）效果比（bǐ）较（jiào）好，但（dàn）需要昂贵的（de）标定设备（bèi）；粗（cū）校（xiào）准则不需（xū）要借助外（wài）部设（shè）备，只对传感器本身（shēn）进行操作即可（kě）。
以磁（cí）罗盘的粗（cū）校（xiào）准为例，由于地球上任（rèn）意位置的地磁场（chǎng）强度在较长时间跨度内都可视（shì）为是恒定（dìng）的，当转动磁（cí）罗盘时，根据相（xiàng）对运动（dòng）可假设磁罗盘固定不动，而（ér）地磁场矢量随（suí）之在转动，其矢量端点在（zài）空间的轨迹应为一个标（biāo）准（zhǔn）的球体，但（dàn）由于传感器存在误（wù）差（chà），实际测出的数（shù）据并不严格都在球体的表面（miàn），这时候（hòu）就需要根据测量（liàng）出来（lái）的（de）数值以及已知（zhī）的准确值来计算两者之间的换算关系，也就是该款磁罗盘的误差模型。在以后使（shǐ）用该款磁罗盘时（shí）就可以根据粗校（xiào）准得出的（de）误差模型（xíng）来处理测（cè）量值，使得测量值的误（wù）差减小。
磁罗（luó）盘校准（SGB sbgcenter）
不同类型的传感器（qì）数据融合方法有多（duō）种，在（zài）业内用的比（bǐ）较普遍而且效果（guǒ）也比（bǐ）较好（hǎo）的是EKF，也（yě）就是扩展（zhǎn）卡（kǎ）尔曼滤波。
以计算飞机姿（zī）态角（jiǎo）的融合方（fāng）法为例，EKF更（gèng）新过程（chéng）主要分为两个（gè）部分，预测更新和量（liàng）测更新（xīn）。预测更新主要利用陀螺仪更新预测状态（tài）量，同时计（jì）算该状态量的协方差矩阵。在量测更新中先会计算（suàn）滤（lǜ）波增益，然后（hòu）使用滤波（bō）增益融合预测状态量、加速度（dù）计以及磁（cí）罗（luó）盘的数据，成（chéng）为一个融合状（zhuàng）态量，同时计算融（róng）合状态量的协方差矩阵，在下一次更新周期的计算中使用。
计算姿态角（jiǎo）的融合方法流程
传感器冗（rǒng）余设计主要是将（jiāng）多个同（tóng）种传（chuán）感（gǎn）器进行组合，处理方法是首先会（huì）剔（tī）除（chú）数据（jù）异常的（de）传感器（qì），然后再进行传感（gǎn）器的融（róng）合。冗余设计不仅可以提高（gāo）测量精（jīng）度也可（kě）以提高整（zhěng）套（tào）系（xì）统的（de）可（kě）靠性，在某一个传感器失效的（de）情况发生时，让整个系统能够继续正（zhèng）常工作。
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