大多数无人机都安装了锂电池,但续航较短,且需要经常拆卸、更换电池,十分耗时费力。
2)氢燃料电池:新型电池,氢燃料电池代替锂电池,能支持无人机连续运转两个小时左右,并且充电十分迅速。
3)激光发射器:激光发射器为无人机供电,从地面发射的激光光束被机身上的接收器转化成动力,几乎能支持无人机一直工作,造价高昂,难度较高,应用较少。
4)太阳能发电:利用太阳能发电的无人机通常同时安装了锂电池和太阳能电池,有阳光时就可利用太阳能提供飞行动力,锂电池则作为备用电池。
5)内燃机发电:用内燃机发电可支持无人机以100千米每小时的速度飞行1小时,但噪音大且存在安全风险隐患,因为无人机内有可燃气体,工业级和消费级应用较少
6)有线电缆供电:利用有线电缆供电几乎能让无人机永久地运转,也可以加快无人机向电脑传输数据的速度;但由于受到有线连接的限制,没办法完成远距离飞行,主要使用在于工业级无人机;比如洲际通航的MD4-1000雪雁无人机,就有24小时系留供电系统,能够适用于警用安防应用,如大型展会的空中安全巡逻。
无人机飞控作为连接所有设备的大脑,接口种类慢慢的变多,下面粗略地介绍下无人机常用的几个接口。
这是第一个要介绍的,所有航模和无人机不能离开的一种接口。单线信号,周期发送正脉冲,变化脉宽作为传递信息的方式,一个针脚传递一个通道,往往搭配地线和电源线可控制一个舵机或一个电调,是无人机或航模入门第一个有必要了解的接口。优点是简单,稳定的传输一个可量变的信号,缺陷是速度低,目前常见的标准是每秒50次或300至400次。
PWM的升级版,就是每个信号周期变为发送一组多个脉宽的组合,来同时传递多个通道的变化信息。早期也被用于遥控器无线电信号和航模模拟器信号,现在多用于接收机与飞控连接,带有PPM信号输出的接收机很多,是无人机入门必配,那些用转换器的是脱裤子放屁。其优点是稳定传输多个通道,缺点是速度更慢。
是日本遥控器厂商FUTABA设计的用单通道数字信号传输多通道信息的协议,只有一个信号针脚和一个基准地线,支持HUB扩展多个舵机和电调连接在一个信号源上,所以S.BUS其实是一种总线,其原理实际上的意思就是变化的串口协议,具体协议可以借鉴上我写的的文章“PX4飞控开发笔记-第五章:PWM,PPM,S.BUS与DSM2”。其优点是纯数字信号,很可靠,带有总线功能。缺陷是属于厂家技术兼容设备较少。目前是飞控连接接收机的最佳选择。
其实就是数字IO信号,只有0和1两种状态,存在于飞控某些针脚用于自动控制相机快门和农药喷头。优点是可靠;缺点是信息量极小,浪费资源且没有校验等功能。
串口是目前控制领域最常见的设备接口,硬件形式有TTL、232、422、485几种。TTL是基本信号,常见三针用法,一个针用于信号输入叫RX,一针用于信号输出叫TX,另一针为信号基准地线,飞控自带的都是这种串口,而且会带很多个,用于连接多个设备,PIXHAWK飞控有5个。TTL信号的电压较低,经验上不适合1米以上的长距离传输,于是发展出232接口,使用正负电平表示0和1其他与TTL相同,极大延长了传输距离,但是速度依然不足。
于是发展出422接口,RX和TX每个针脚都变为正负电压的一对信号线同时跳变,这样干扰信号被巧妙的抵消,传输距离和速度双飞跃,但要5根线,给调试造成很烦,目前只有军品才用这种串口。485串口是结合232和422优点,使用一对正负电压的信号线既发又收,但是他需要额外一个信号控制收发转换,485总线带有总线特征,可以在两根线与地线上连接多个设备,但是收发,片选,仲裁,校验等等工作都需要你写程序去协调,工作量巨大,现在很少有人用。
这是一种用于板上通信的高速接口,使用了主从设计,和专门的时钟线个脚主入从出,主出从入,时钟和地线。主设备负责管理信息,时钟同步和所有设备通信,一路SPI可以连接多个设备,但是必须每个带有片选。因为有时钟线所以很容易做到所有设备的同步通信,由于其稳定性和高速特性,在飞控板上用来连接所有传感器与主单片机。
最早为汽车设计的总线接口,据说是电流传输,所以抗干扰性能超强,专门用于大干扰环境设备间多个远距离传输。只有H和L两个信号线,所有设备都连接在上面,总线芯片负责仲裁。这其实是无人机上设备,尤其是多旋翼电调的最优选择,但是由于其复杂性和接口芯片成本问题,比较少有人用,PIXHAWK飞控和 ESC32电调多年前就已经具备该接口,至今无人问津。