无人机的飞行感知技（jì）术主（zhǔ）要用作两个（gè）用途，其一是（shì）提供给（gěi）飞行控制系统，由于飞行控制系统的主要功能是控（kòng）制飞机（jī）达到期望姿态（tài）和空间位置（zhì），所（suǒ）以这部分的感知技术主要测量飞（fēi）机（jī）运（yùn）动（dòng）状态相关的物理量，涉及的模块（kuài）包（bāo）括（kuò）陀螺仪、加（jiā）速度计、磁（cí）罗盘、气（qì）压计、GNSS模（mó）块以及光流模块等。另一个用途是提供给无人机的（de）自主（zhǔ）导航系统，也就是路径和避障规划系统（tǒng），所以（yǐ）需要感（gǎn）知周围环境状态，比（bǐ）如障碍物的位（wèi）置，相（xiàng）关的模（mó）块包括测距模块以及物体检测、追踪模块（kuài）等。
陀螺仪
目前诸如俊鹰商用航测无人机（jī）普遍使用的是MEMS技术的（de）陀螺仪（yí），因为它（tā）的体积小，价格便宜，可以封装为（wéi）IC的（de）形式。MEMS式陀（tuó）螺仪常用来测量机体绕自身轴旋转的角速率（lǜ），常用的型号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性能的指标包括测（cè）量（liàng）范（fàn）围（wéi）（量程）、灵敏（mǐn）度、稳定性（漂移）以及信噪比等（děng）。
加速（sù）度（dù）计
加（jiā）速度计测（cè）量的是（shì）机（jī）体运动的线加速度，但（dàn）由（yóu）于（yú）地球引力（lì），测量值中还会包含重（chóng）力（lì）加速度分量，在某些使用（yòng）情况下需要把这部分减去。常用的MEMS加速度计传感（gǎn）器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分（fèn）传感器生产（chǎn）商（shāng）为了提高芯（xīn）片（piàn）集成度，会将陀螺仪和加速（sù）度计封装在一起，称为六轴传（chuán）感器，例如6050A（Invensense）。
磁罗盘（pán）
磁罗盘测量的物理量是地（dì）球磁场强度沿机体轴（zhóu）的分量（liàng），并依此计算出机（jī）体（tǐ）的航（háng）向角（jiǎo）。常用的MEMS磁（cí）罗盘（pán）传感器型号有（yǒu）HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽（xī）睿），两者性能相近，其中前者目前已经停产（chǎn）。磁（cí）罗（luó）盘主要的性能参数包括（kuò）灵（líng）敏度、稳定性（漂移）等。
气压计
气压计测（cè）量的（de）物理量（liàng）是大气（qì）压值，根据（jù）该数值可计算出绝对海拔高（gāo）度（dù）。常（cháng）用的气压计传感器（qì）型号包括MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及BMP180（Bosch）。气（qì）压计在使用（yòng）过（guò）程中存在的问题是，在近地面飞行时，“地（dì）面效应”的存在会导致飞机周围气体的气压分布与静止状态下的（de）大气不同（tóng），使得无法用（yòng）气压计来测算出（chū）高度。通常的（de）解决办法（fǎ）是在起飞或降落时使用其（qí）他传感器，比如超声波传（chuán）感器（qì）或激光测距仪。
GNSS模块（kuài）
GNSS模块（kuài）测量的物理量相对比较丰富，主要包括地理坐标（biāo）（经纬度）、海拔高度（dù）、线速度以及航向角（RTK系统）。常用的GNSS模块生（shēng）产商包（bāo）括瑞士的U-BLOX和加拿（ná）大的（de）NOVATEL。在使用GNSS模块时，卫星信号接收天线的放置需（xū）要要注意电磁干扰的屏蔽，部分（fèn）有（yǒu）实力（lì）的整机生（shēng）产厂（chǎng）商会根据飞机型（xíng）号专门定制（zhì）卫星信号接收天线。
光流模块（kuài）
光流模块（kuài）是一（yī）个（gè）比较特（tè）殊的模块，既可（kě）以（yǐ）用来感知机体的运动状态（tài），如测量水平方向的位（wèi）移速（sù）度，也可以用来感知周围的环境（jìng），用（yòng）作（zuò）避障（zhàng）的用途（tú）。比较常见的光流模块是开源的PX4FLOW。光流模（mó）块（kuài）通常在室内使（shǐ）用，主要是为了（le）解决室内卫星信号不佳的问（wèn）题，另外对于拍（pāi）摄（shè）的（de）地面需要有一定纹（wén）理图案（àn）。
五个常用的测距（jù）模（mó）块
超声波和红外TOF各方面性能比较相（xiàng）似（sì），比如测量距离都（dōu）比（bǐ）较（jiào）近（jìn），像超声波（bō）测量的距离一（yī）般在4米左右。另外这两种传（chuán）感器的使用范围都容（róng）易受到实际环境（jìng）的限制（zhì），比如红（hóng）外TOF是向被测物（wù）体表（biǎo）面发射红光并反（fǎn）射（shè），如果遇到红光反（fǎn）射率不（bú）高的（de）物（wù）体像玻璃就会失效。但这两种传感器有（yǒu）一个最大的（de）优势就（jiù）是成本低，另外模块体积也比较小（xiǎo），所以在（zài）消费类无人机上得到了广泛使用（yòng）。
激光雷达测距一般都比较远，大多数产品（pǐn）都可以（yǐ）达到100米以上，但是大雨大雾的天气环境会影响其（qí）测量结（jié）果。另外的劣势在于（yú）成本比较高：在激光雷达行业实力最强的（de）是Velodyne，它的一（yī）款适（shì）用（yòng）于无人机（jī）使用（yòng）的小（xiǎo）型化产品（pǐn）VLP-16价（jià）格也达到了1000美元以上（shàng），对于商用无人机来说成本还是比较高（gāo）。
深度感知摄像头根据测量技术可以分为三种，立（lì）体摄（shè）像头，也（yě）叫双目视觉技术，代（dài）表产（chǎn）品就是大疆的（de）精（jīng）灵4；结（jié）构光技术，代表产品有微软的Kinect；时（shí）差测距技术（TOF），由于（yú）生产厂家较少而（ér）且成本较高，因此在无人机上的（de）应用很少。深度（dù）感知摄像头在使用时也存在局限性，双目视（shì）觉技术的缺点是在（zài）低光环境下（xià）无法正常工作，而结构（gòu）光技术则与之相反，在强光下无法正常工作。因此有的厂（chǎng）家把两（liǎng）种技术进行组合，弥补彼此的缺陷，扩大其适用的环境范围。
传感器（qì）校准
传感器校准，包括精校准和粗校（xiào）准。精校准效果（guǒ）比较（jiào）好，但需要昂贵的标（biāo）定设备；粗校准则不需要借助外部设备，只对传感器本（běn）身进行操作即可。
以磁（cí）罗盘的粗校准为（wéi）例，由于地球上任意位置的地磁场强度在较长（zhǎng）时（shí）间（jiān）跨度内（nèi）都可视为是恒（héng）定的（de），当转动磁罗（luó）盘时（shí），根据相对（duì）运动可假设磁罗（luó）盘固定不动（dòng），而（ér）地（dì）磁场矢量随（suí）之在转动，其矢（shǐ）量端点（diǎn）在空（kōng）间（jiān）的轨迹应（yīng）为一（yī）个标准的球体，但由（yóu）于传感器存在误差，实际测出的数据并（bìng）不严格都（dōu）在球（qiú）体的表面，这时候就需要根据测（cè）量出来的数值以及已知的准确值来计算两者之（zhī）间的（de）换（huàn）算（suàn）关（guān）系，也就是该款（kuǎn）磁（cí）罗盘的误差模型（xíng）。在以后使（shǐ）用该款磁罗盘时就可以根（gēn）据粗校准（zhǔn）得出的误（wù）差模型来处理测量（liàng）值，使得测量值的误差减小。
磁罗盘校准（SGB sbgcenter）
不同类（lèi）型的传（chuán）感器数据融（róng）合方（fāng）法有多（duō）种，在（zài）业内用的比较普遍而（ér）且效果也比较好的是EKF，也就（jiù）是扩展卡尔曼滤（lǜ）波。
以计算飞机姿态角的融合方法为例（lì），EKF更新过程主要分（fèn）为两个部分，预（yù）测更新和量测更新。预测更新主要利（lì）用陀螺仪更新预测状态量，同时计算该（gāi）状态量的协方差矩阵（zhèn）。在量测更新中先（xiān）会计算滤波增益，然后使用滤波增益融（róng）合预测（cè）状态量、加速度计以及磁罗盘的（de）数据（jù），成为一（yī）个融合状态量，同时计算（suàn）融合（hé）状态量的协方差矩阵（zhèn），在下一次更新周期的计算中使用。
计（jì）算姿态（tài）角的（de）融合方法流（liú）程（chéng）
传感（gǎn）器冗余设计主要是将多个同种传（chuán）感器进行组合，处理（lǐ）方法是首先会（huì）剔除（chú）数据异（yì）常的传感器，然后再进行传感器的融合。冗余设计不仅可以提（tí）高测量（liàng）精度也可以提高整（zhěng）套系统（tǒng）的可（kě）靠性，在（zài）某一个传感器失效的情况发生时（shí），让整个系统（tǒng）能（néng）够继续正常工作。
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