无（wú）人（rén）机的（de）飞行感（gǎn）知技术主要用作两个用（yòng）途，其一（yī）是（shì）提（tí）供（gòng）给飞行控制系统（tǒng），由于飞行控制系统的主要功能是控制飞机达到期（qī）望姿态（tài）和（hé）空间位置，所以这部分（fèn）的（de）感知技术（shù）主要测量飞机（jī）运动状态相关的物理量，涉及的模块包括陀螺仪（yí）、加速度计、磁罗盘、气压计、GNSS模块以及光（guāng）流（liú）模块（kuài）等。另一个用途（tú）是提供给无人机的自主导航系统，也就是路径（jìng）和避障（zhàng）规划系统（tǒng），所以需要感知（zhī）周（zhōu）围环境状态（tài），比如障（zhàng）碍物的位置，相（xiàng）关的模块包括测距模块以及物体检测、追踪（zōng）模块（kuài）等（děng）。
陀螺仪
目前（qián）诸（zhū）如俊鹰商用航测（cè）无人机（jī）普遍使（shǐ）用的是MEMS技术的陀（tuó）螺仪，因为它的体积小（xiǎo），价格便（biàn）宜，可以封（fēng）装为（wéi）IC的形式（shì）。MEMS式陀螺仪常用来测（cè）量机（jī）体（tǐ）绕自身轴（zhóu）旋转的角速率（lǜ），常用的型号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪（yí）性能（néng）的指标包括测量范（fàn）围（量程）、灵敏度、稳定（dìng）性（漂移（yí））以及信噪比等。
加速（sù）度计
加速度计测量的是机体（tǐ）运动的（de）线加速（sù）度，但由（yóu）于地（dì）球引力，测量（liàng）值中（zhōng）还会包（bāo）含（hán）重力（lì）加速（sù）度分量，在某些使用情（qíng）况下需要把这部分减去。常（cháng）用（yòng）的MEMS加速度计传（chuán）感（gǎn）器（qì）型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感器（qì）生（shēng）产商（shāng）为了提（tí）高（gāo）芯片集成度，会将陀（tuó）螺（luó）仪和（hé）加速度计（jì）封装在一起，称为（wéi）六轴传（chuán）感器，例如6050A（Invensense）。
磁罗盘（pán）
磁罗盘测量的物理量是地（dì）球磁场强度沿（yán）机体轴（zhóu）的分量，并（bìng）依此计算出机体的（de）航向角。常用（yòng）的MEMS磁罗盘（pán）传感器型号有（yǒu）HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者性能相近，其中前者目（mù）前（qián）已经停产。磁（cí）罗（luó）盘（pán）主要的性能（néng）参（cān）数（shù）包括灵敏度、稳定性（漂移）等（děng）。
气（qì）压（yā）计
气压计测量的物理量（liàng）是（shì）大气压值，根据（jù）该数值可（kě）计算出绝对海拔高度。常用的气压计传（chuán）感器型号包（bāo）括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以（yǐ）及BMP180（Bosch）。气（qì）压计在使用过程中存在（zài）的问题是，在近地面飞行时，“地（dì）面（miàn）效应”的存（cún）在会导致飞机周围气体的气压分布与静止状态下的大气不同，使（shǐ）得无法用气压计来测算出（chū）高度。通常的解决办法是在（zài）起飞（fēi）或降落时使用其他传感器，比如超声波传感器或（huò）激光测距仪。
GNSS模块
GNSS模（mó）块测量的物理量相（xiàng）对比较丰富（fù），主要（yào）包括地理坐标（经纬度（dù））、海拔高度、线速（sù）度以（yǐ）及航向角（jiǎo）（RTK系统）。常用的（de）GNSS模块生（shēng）产商包括瑞士的U-BLOX和加拿大的NOVATEL。在（zài）使用GNSS模块时，卫星（xīng）信号接收（shōu）天线的放置需要要注意电磁（cí）干扰的屏蔽，部分有实力的（de）整机（jī）生产厂商会根据飞机型号专门定制卫星（xīng）信号接收天线。
光流模块
光流模块是一个比较特殊的模块，既可（kě）以用来感知机体的运动状（zhuàng）态，如测量水平方向的位移速（sù）度，也可以用来感知周围的环境，用作避障的用途。比较（jiào）常见的光流模（mó）块是开源的PX4FLOW。光（guāng）流模块通常（cháng）在（zài）室内使用，主要（yào）是为了解决（jué）室内（nèi）卫星信号不佳的问（wèn）题，另外对（duì）于（yú）拍摄（shè）的地面（miàn）需要（yào）有一定纹理（lǐ）图案。
五个常用的测距模块（kuài）
超声波和红外TOF各方面（miàn）性能比较相似，比（bǐ）如测量距离都比（bǐ）较近（jìn），像（xiàng）超声波测（cè）量的距离一般在4米左右。另外这两种传感器的使用（yòng）范围都容易受到实际环境（jìng）的（de）限制，比如红外TOF是向被测（cè）物（wù）体表面发射红光并反射，如果遇到红光反射率不高（gāo）的（de）物体（tǐ）像玻（bō）璃就会（huì）失效（xiào）。但这两（liǎng）种（zhǒng）传感器（qì）有一个（gè）最大的（de）优势就是成本低，另外模块体（tǐ）积也（yě）比较小，所以在消费（fèi）类无人机上得到了广（guǎng）泛使用。
激（jī）光雷达测距一般都（dōu）比较远，大多数产品（pǐn）都可以达到100米以上（shàng），但是大雨（yǔ）大（dà）雾的（de）天气（qì）环境会影响其测量（liàng）结（jié）果。另外的劣势在（zài）于成本比较高：在激光雷达行业实力最强的是Velodyne，它的一款适用于无人机使（shǐ）用的小（xiǎo）型化产品VLP-16价格也达到了1000美元以上，对于（yú）商用无人机来（lái）说成本（běn）还是（shì）比较高。
深度感知摄像头根据测量（liàng）技术可以分为三种，立体摄像头，也叫双目视觉（jiào）技（jì）术，代表产品就是大疆（jiāng）的精灵4；结构光技术，代表产（chǎn）品（pǐn）有微软的（de）Kinect；时差测距技术（TOF），由（yóu）于生产（chǎn）厂家较少（shǎo）而且成本（běn）较高（gāo），因此在（zài）无人机上的（de）应用很少。深度感（gǎn）知摄像头在（zài）使用时也（yě）存（cún）在局限（xiàn）性，双目视觉技术的缺点是在低光环（huán）境下（xià）无（wú）法正常工作，而结构光技术则与之相（xiàng）反，在强光（guāng）下（xià）无法正常工作。因此有的厂家把两种技术进行（háng）组合，弥补彼此（cǐ）的（de）缺陷，扩大其适用的环境范（fàn）围。
传感器校准
传感器校准（zhǔn），包括精校准和粗校（xiào）准。精（jīng）校准效果比较好，但（dàn）需要昂贵的标（biāo）定设（shè）备；粗校准（zhǔn）则（zé）不（bú）需要借助外部设备，只对（duì）传感器本（běn）身进（jìn）行操（cāo）作（zuò）即可。
以磁罗盘的粗校准为例，由于地球上任意位置的地磁场（chǎng）强（qiáng）度在较长时（shí）间跨度内都可视（shì）为是恒定的，当转动磁罗盘时，根（gēn）据相对运（yùn）动可（kě）假设磁罗盘固（gù）定不动，而地磁（cí）场矢量（liàng）随之（zhī）在转动，其矢量端（duān）点在空间的（de）轨（guǐ）迹应为一（yī）个标（biāo）准的球体，但（dàn）由于传感器存（cún）在误差，实际测出的数据并不严格都（dōu）在球体的表面，这时候就需要（yào）根据测量出来的数值以及已知的准确值来（lái）计算两者（zhě）之（zhī）间的换（huàn）算关系（xì），也（yě）就是该款磁罗盘的误差（chà）模型。在（zài）以后使（shǐ）用（yòng）该款磁罗盘时就可以根据粗（cū）校准得出的误差（chà）模型来处理测量（liàng）值（zhí），使（shǐ）得测量值的（de）误差减小。
磁罗盘校（xiào）准（SGB sbgcenter）
不同（tóng）类型的传（chuán）感器数据融合方法有多（duō）种（zhǒng），在（zài）业内用的比较普遍而且效果也比较（jiào）好的是EKF，也就是（shì）扩（kuò）展卡尔曼滤波。
以（yǐ）计算飞机姿（zī）态（tài）角（jiǎo）的融合方法为（wéi）例，EKF更新（xīn）过程主要分为两个部分，预（yù）测更（gèng）新和量测（cè）更新。预测更新主（zhǔ）要利用陀螺仪更新（xīn）预测（cè）状态量，同时计算该状态量的协方差矩（jǔ）阵。在量测（cè）更新（xīn）中先会（huì）计算（suàn）滤波（bō）增益，然后使用滤（lǜ）波增益融（róng）合预测（cè）状态量、加（jiā）速度计以及磁（cí）罗盘的数据，成为一个融合状态量，同时计算融合（hé）状态量的协方（fāng）差矩阵，在（zài）下一次（cì）更（gèng）新周期（qī）的（de）计算中使用（yòng）。
计算（suàn）姿态角（jiǎo）的融合方法流程
传感器冗余设计主要是将多个同种传（chuán）感器进行组合，处理（lǐ）方（fāng）法是首先会（huì）剔除数据（jù）异常的传感器，然后再进行传（chuán）感器的融合（hé）。冗余设计不仅可以提高（gāo）测量精度（dù）也可以提（tí）高（gāo）整套系统的可靠性（xìng），在某（mǒu）一个传感器失（shī）效的情况发生（shēng）时，让（ràng）整个系统能够继续（xù）正常工作。
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