- 无人机技术科普：硬件与算法外 还有“状态”视角

　　状态反馈就是通过各种无人机硬件实现的，因此可以直接通过反馈的状态信息类型进行硬件归类：

　　位置状态——反馈绝对“位置状态”信息的硬件：GPS（x、y、z），气压计（z）以及反馈相对“位置状态”信息的硬件：红外传感器、超声波，单目视觉、双目视觉（这一大类根据硬件数量和位置能够返回不同维度量的状态信息）。

　　速度状态——反馈绝对“速度状态”信息的硬件，由于位置和速度的微分关系获得，大家直接把上面的硬件搬下来就可以了：GPS，气压计以及相对位置状态硬件。

　　无人机内环姿态信息包括六个状态：姿态角三个和角速度三个。角速度状态由陀螺仪反馈；姿态角数据的反馈硬件构架可根据姿态算法的不同而发生变化，硬件会根据相关算法的选择进行设计如：加速度计+强磁计或者陀螺仪+加速度计+强磁计。

　　无人机产品中经常使用IMU（Inertial measurement unit）获取内环状态信息。而IMU和INS（Inertial Navigation System）经常被混用。从上图中可以很直观地看到，IMU实现了无人机线性加速度信息（加速度一般不被看作状态，而常在姿态计算中使用）和角速度状态信息的反馈；而INS则负责对信息进行处理，实现位置、速度、姿态角等状态的信息反馈。大家注意到上图中获取姿态的算法是直接采用对角速度积分的方法，而在实际产品中由于积分会导致误差积累，因此更多地使用加速度+偏航角+角速度+滤波算法的数据融合算法进行姿态解算。

　　以无人机产品功能实现为例，看看状态视角如何让我们更好地理解无人机技术。最近在Kickstarter上完成众筹目标的斯凯智能的无人机系统主打Target Tracking功能，我们就从“状态”视角看看如何从硬件和算法上实现无人机跟踪功能。

　　当我们自己在跟踪一个对象时，需要知道对方走到哪里去了，自己现在的位置，别跟得太紧，也别被抛开太远，需调整步伐保持理想的跟踪距离。

　　对于无人机而言整个过程也大体类似。无人机需要获取被控对象的“位置信息”以及反馈回的无人机自身“位置状态”，计算出两者之间的相对距离误差，再通过硬件或者算法，计算出速度变化——如被跟踪对象的速度大小，速度方向，并以此来“控制”无人机自身的速度以实现位置的跟踪。