无（wú）人机的飞（fēi）行感知（zhī）技术主要用作（zuò）两个（gè）用（yòng）途，其一是提供给飞行控制系统，由于（yú）飞行控制系统的主要功能是控制飞机达到（dào）期望姿态和空间位置，所以这部分的感知技术主要测量飞机运动状态相关（guān）的物理量，涉及（jí）的模块包括陀螺仪、加速度计、磁罗（luó）盘、气压计、GNSS模块以及光流模块等。另一（yī）个用途是提供给无人机的自主导航系统，也就是路径（jìng）和（hé）避（bì）障规（guī）划系统，所以需要感知周围环境（jìng）状（zhuàng）态，比如障碍物的位置，相（xiàng）关的模（mó）块包括（kuò）测距模块以及物（wù）体检测、追踪模块（kuài）等。
陀（tuó）螺仪
目前（qián）诸（zhū）如俊鹰商用航测无人机普（pǔ）遍使用的是MEMS技术的陀螺仪（yí），因为它（tā）的体积小，价格便宜，可以封装为IC的形式。MEMS式（shì）陀螺仪常用来（lái）测量机体绕自身轴旋转（zhuǎn）的角速（sù）率，常用的型（xíng）号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性（xìng）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（jiā）速度计
加速度计测量的是机体运动的线加速度（dù），但由于地球（qiú）引（yǐn）力，测（cè）量（liàng）值中还会包含重力加速度（dù）分量（liàng），在某些（xiē）使用（yòng）情况下需要把（bǎ）这部分减（jiǎn）去。常用的MEMS加（jiā）速度计传感器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感（gǎn）器生产商（shāng）为了提高芯片集成度，会将陀螺仪和加速度计封装（zhuāng）在（zài）一起，称为（wéi）六轴传感器，例（lì）如（rú）6050A（Invensense）。
磁罗（luó）盘
磁罗盘测量的物理量是地球（qiú）磁场强（qiáng）度沿机体轴的分量，并依（yī）此计算出机体的航向角（jiǎo）。常用（yòng）的MEMS磁罗盘（pán）传感器型号有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽（xī）睿（ruì）），两者性能（néng）相近，其中前（qián）者目前已经（jīng）停产。磁罗盘主要（yào）的性能参数包括灵敏度、稳定性（漂（piāo）移（yí））等。
气压（yā）计
气压计测量的物理量是（shì）大气压值，根据该（gāi）数值可计算（suàn）出绝对海拔高（gāo）度。常用（yòng）的气压计传感器型号（hào）包括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以（yǐ）及BMP180（Bosch）。气压计在使用过程中存（cún）在的问（wèn）题是，在近（jìn）地面飞行时（shí），“地面（miàn）效应”的存在会导致飞（fēi）机周围气（qì）体（tǐ）的（de）气（qì）压分（fèn）布与（yǔ）静止状（zhuàng）态下的大（dà）气不同，使（shǐ）得无法（fǎ）用气压（yā）计来测（cè）算（suàn）出（chū）高度。通常的解决办法是在起飞（fēi）或降落（luò）时使用（yòng）其他传感器，比如超声波传感器或激光测距仪。
GNSS模块
GNSS模块测量的（de）物理量相对（duì）比较（jiào）丰富，主要包括地理坐标（经纬度）、海拔高度、线（xiàn）速（sù）度以及航向角（RTK系统）。常用的GNSS模块生产商包括瑞士的U-BLOX和加拿大（dà）的（de）NOVATEL。在使用GNSS模块时，卫星信号接收天线的放置需要要注意（yì）电磁干扰的屏蔽，部分有实力（lì）的整机生产厂商会根据飞机型号专门定（dìng）制卫星信号接收（shōu）天线。
光流模（mó）块（kuài）
光流模块是一（yī）个比（bǐ）较特殊的模块，既可以用来感知机体的运（yùn）动状态，如测量水（shuǐ）平方（fāng）向的位移（yí）速度，也可以用来感知周围的环（huán）境，用作避（bì）障的（de）用途。比较常见的（de）光流模块（kuài）是开源的PX4FLOW。光（guāng）流模块通常在（zài）室内使用，主要是为了解决室（shì）内（nèi）卫星信（xìn）号（hào）不佳的问题（tí），另外对（duì）于（yú）拍摄的地（dì）面需（xū）要（yào）有一（yī）定纹（wén）理图案。
五个常用（yòng）的测距模块
超声波和红（hóng）外TOF各方（fāng）面（miàn）性能比较相似，比如测量距离（lí）都比较近，像超声波（bō）测量（liàng）的（de）距离一般（bān）在（zài）4米（mǐ）左右。另（lìng）外这两种传感器的使（shǐ）用范围都容易受到实际（jì）环（huán）境的限制，比如（rú）红（hóng）外（wài）TOF是向被（bèi）测物体表面发射（shè）红（hóng）光并反射，如果遇到红（hóng）光（guāng）反射率不高的物（wù）体像玻璃（lí）就会失效。但这两种（zhǒng）传感（gǎn）器有一个最大（dà）的优势就是成本低，另外模块（kuài）体积也比较小，所以在消费类（lèi）无人机（jī）上得到了广泛（fàn）使用。
激光雷（léi）达测距一般都比（bǐ）较远，大多（duō）数产品都可以达到100米以上，但是大雨大雾的天气环（huán）境会影响其测量（liàng）结果。另外的劣势在于成本（běn）比较（jiào）高：在激光雷达（dá）行业实力（lì）最强（qiáng）的是Velodyne，它的一款（kuǎn）适用于无人机使用的小型化产（chǎn）品VLP-16价格也达到（dào）了1000美元（yuán）以上（shàng），对于商用无人机来说成本还是比较高。
深度感（gǎn）知摄像头（tóu）根据测量技（jì）术可以（yǐ）分为三种，立体摄像头，也叫双目视觉技（jì）术，代表产品（pǐn）就是大疆的精灵4；结构光技术（shù），代表产品有微软的Kinect；时（shí）差（chà）测距技术（TOF），由于生（shēng）产厂家较少而且成本较高，因此在无人机上的应用（yòng）很（hěn）少。深度感知摄像头在使用时也存（cún）在局限性，双目视觉（jiào）技术的缺点是在低光环（huán）境下无法正常工（gōng）作，而（ér）结构光技术（shù）则与（yǔ）之相反，在强光（guāng）下无法（fǎ）正（zhèng）常工作（zuò）。因此（cǐ）有的厂家把两种技术进行组合（hé），弥补彼此的缺陷，扩（kuò）大其适用的环境（jìng）范围。
传感器校准
传感器校准，包括精校准和粗（cū）校准（zhǔn）。精校准（zhǔn）效果比（bǐ）较（jiào）好，但需要昂贵（guì）的标定（dìng）设备；粗校准则不需（xū）要（yào）借（jiè）助外部设备，只对传感器本身（shēn）进行操作即可。
以磁罗（luó）盘的粗（cū）校准为例，由（yóu）于地球上任意位置的地磁场强度在较长时（shí）间跨（kuà）度内都可视为是恒（héng）定的（de），当（dāng）转动磁罗（luó）盘时，根据（jù）相对运动可假设磁罗盘固定不动，而地磁场矢量随之（zhī）在转动，其矢量端点在空（kōng）间的轨迹应为一（yī）个标准的球体，但由于传感器存（cún）在误差，实际测出（chū）的数据并不严格都（dōu）在球体的表面，这时候就需要根据测量（liàng）出来的数值以及已知的准确值来计算两者之间的（de）换算关系（xì），也就是该款磁（cí）罗盘的（de）误（wù）差模（mó）型。在以后使用该款磁罗盘时（shí）就可以根据粗校准（zhǔn）得出的误（wù）差模型（xíng）来处理测量值，使得（dé）测量值的误差减小（xiǎo）。
磁（cí）罗盘校准（SGB sbgcenter）
不同类型的传感器数据融合方（fāng）法有多种（zhǒng），在业内用的（de）比较普（pǔ）遍而且效果（guǒ）也比较（jiào）好的是EKF，也就是（shì）扩展（zhǎn）卡尔曼滤波（bō）。
以计算（suàn）飞机姿态（tài）角的融合方法为例，EKF更新过程主（zhǔ）要分为两个（gè）部分，预测更新和量测更新。预测（cè）更新（xīn）主要利用（yòng）陀螺仪更新预测状态量，同时计算该状（zhuàng）态量的协方差矩阵（zhèn）。在量测更新中先会计算滤波增益，然后使用滤波增益（yì）融（róng）合预测状态量、加（jiā）速度计以及磁罗盘的数据，成为一（yī）个融（róng）合状（zhuàng）态量，同时计算（suàn）融合状态（tài）量的协方差矩阵，在下一次更新周期的计（jì）算中使用。
计算（suàn）姿态角的融合方（fāng）法流（liú）程
传感器冗（rǒng）余设计主要是将多（duō）个（gè）同种传感器进行组合，处理方法是首先会剔除数据异常的传感器，然后再进行传感器的融（róng）合（hé）。冗余设计不仅可以提高测量精度也可（kě）以提（tí）高整（zhěng）套系统的可靠性，在某一（yī）个（gè）传感（gǎn）器失效（xiào）的（de）情况发生时，让整个系统能（néng）够继续正常（cháng）工作。
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