无人机的（de）飞行感知技（jì）术主要用作两个用途，其（qí）一是提供给飞行控（kòng）制系（xì）统（tǒng），由于（yú）飞行控制系统的主要功能是（shì）控制飞机达到期（qī）望姿态和空间（jiān）位（wèi）置，所以（yǐ）这部（bù）分的（de）感知技（jì）术主要测量飞机运（yùn）动状态（tài）相关的物理量，涉（shè）及的（de）模块（kuài）包括陀螺仪、加速度计（jì）、磁罗盘、气压计、GNSS模块以及光流模块等。另一个用途是提（tí）供给（gěi）无（wú）人机的自主（zhǔ）导（dǎo）航系统，也就是路径和（hé）避障规划系统，所以需要（yào）感知周围（wéi）环境（jìng）状态，比如障碍物的位（wèi）置，相（xiàng）关的模块包括（kuò）测距模块以及物（wù）体检测、追踪模（mó）块（kuài）等。
陀螺仪
目（mù）前诸（zhū）如俊鹰商用航测无人机普（pǔ）遍使用的是MEMS技（jì）术的陀螺（luó）仪，因为它的体积小，价格便宜（yí），可以封（fēng）装为IC的形式（shì）。MEMS式陀螺（luó）仪（yí）常用（yòng）来测量机体（tǐ）绕自身轴旋转（zhuǎn）的角速率，常用的型号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性（xìng）能的指标（biāo）包括测（cè）量范围（量程）、灵敏度、稳（wěn）定性（漂移）以及信（xìn）噪比（bǐ）等。
加速度计
加速度计测量的是机体运动的线加速（sù）度，但由于地球（qiú）引力，测量值中还会包含重力（lì）加速（sù）度分（fèn）量，在某些使用情（qíng）况下需要把这部分（fèn）减去。常用的MEMS加速（sù）度计传感器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感器生产商为了提高芯片集成（chéng）度，会将陀螺（luó）仪（yí）和（hé）加速度（dù）计封装在一起，称为六轴（zhóu）传感器，例如6050A（Invensense）。
磁罗盘（pán）
磁（cí）罗盘测量的物理量是地球磁场强（qiáng）度沿机体轴的分量，并依此计算（suàn）出（chū）机体的航向（xiàng）角。常用的MEMS磁罗盘传感器（qì）型（xíng）号有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者性能相近，其中前者目前已经（jīng）停产。磁罗盘主要的（de）性能参数（shù）包括灵敏（mǐn）度、稳（wěn）定性（漂（piāo）移）等。
气压计
气压计（jì）测量的物理（lǐ）量是大气压（yā）值，根据该数（shù）值可计算（suàn）出绝对海拔高度。常（cháng）用（yòng）的气压计传感器型号（hào）包括（kuò）MS5611（MEAS）、MS5607（MEAS）以及BMP180（Bosch）。气（qì）压计在（zài）使用过程中（zhōng）存在的问题（tí）是，在近地面（miàn）飞行时（shí），“地面效应”的存（cún）在会导致飞机（jī）周（zhōu）围（wéi）气体的气压分布与静止状态下的（de）大气不（bú）同，使得（dé）无法用气（qì）压（yā）计来测算出高度。通常的解决（jué）办法是在起飞或降落时使用其他传感器，比如超（chāo）声波传感器或激（jī）光测（cè）距仪。
GNSS模（mó）块
GNSS模块测量（liàng）的物理量相对比较丰富，主要包（bāo）括（kuò）地理（lǐ）坐标（经纬度）、海（hǎi）拔高度、线（xiàn）速度（dù）以及航向角（RTK系统（tǒng））。常用（yòng）的GNSS模块生产商（shāng）包（bāo）括瑞士的U-BLOX和加拿大的（de）NOVATEL。在使用GNSS模块时，卫星信号（hào）接收天线的放置需（xū）要要注意（yì）电磁干扰（rǎo）的屏蔽，部分有实力（lì）的整机生产厂（chǎng）商会（huì）根（gēn）据飞机型号专门定制卫星信号接收天线。
光流模块
光流模块（kuài）是一个比（bǐ）较（jiào）特殊（shū）的模（mó）块（kuài），既可以用来感知机体的运动状态，如测量水平方向的位移（yí）速度（dù），也可（kě）以用来（lái）感知周围的（de）环境，用（yòng）作避障（zhàng）的用途。比较常见的光流模块是开（kāi）源的（de）PX4FLOW。光流模块通常在室内使用，主（zhǔ）要（yào）是为了解决室（shì）内卫星信号不佳的问（wèn）题（tí），另外对于（yú）拍（pāi）摄的地面需要有一（yī）定纹理图案。
五个（gè）常用的测距模块
超声波（bō）和红外TOF各方面性能比（bǐ）较相似，比（bǐ）如测（cè）量距离都比较近，像超声波测量的距离一（yī）般（bān）在4米左右。另外（wài）这两种传感器（qì）的使用范围都容易受到实际环境的限制，比如红外TOF是向（xiàng）被测物体（tǐ）表面发（fā）射红光（guāng）并反射，如果遇到红光反射率不高的物体像玻璃就会（huì）失效（xiào）。但这两种传感器（qì）有一（yī）个最大的优势就是成本低，另外（wài）模块体（tǐ）积也比（bǐ）较小，所以（yǐ）在（zài）消费类无人机上得到了广泛使用。
激光雷达测距一般（bān）都比较远，大（dà）多数产品都可以达到100米以（yǐ）上，但是（shì）大雨大雾的天气环境会影响其（qí）测量结果。另外的劣势在于成本比较高：在（zài）激光（guāng）雷（léi）达（dá）行业实（shí）力最强（qiáng）的是Velodyne，它的（de）一款适用于无人机使用（yòng）的小型化产品VLP-16价（jià）格也（yě）达到了1000美元以上（shàng），对于（yú）商（shāng）用无（wú）人机来说成（chéng）本还是（shì）比较高（gāo）。
深度感知摄像（xiàng）头根据（jù）测量技术可以分（fèn）为三种（zhǒng），立体摄像（xiàng）头，也叫双目视觉技术，代表产品就是大疆的精灵（líng）4；结构（gòu）光技术，代表（biǎo）产品有微软的（de）Kinect；时差测距技术（TOF），由于生产（chǎn）厂家较少而且成本较高，因此（cǐ）在无人机上的（de）应用（yòng）很少。深（shēn）度感知（zhī）摄像（xiàng）头在（zài）使（shǐ）用（yòng）时也存（cún）在局限性，双（shuāng）目视觉技术的缺（quē）点是在低光环境（jìng）下无法（fǎ）正常工作，而结（jié）构光技（jì）术（shù）则与之相反，在强光下无法（fǎ）正常工（gōng）作。因此（cǐ）有的厂家把两种（zhǒng）技术进行组合，弥补彼（bǐ）此的缺陷，扩大其适（shì）用的环境范围（wéi）。
传感器（qì）校准
传感器校（xiào）准，包括精校准和粗校准（zhǔn）。精校准效果比较好，但（dàn）需要（yào）昂贵的（de）标定设备；粗（cū）校准（zhǔn）则不需（xū）要借助外部设（shè）备（bèi），只对传感器本身进（jìn）行操作即可。
以磁（cí）罗盘的粗校准为（wéi）例，由于地（dì）球上任意位置的地磁场强度（dù）在（zài）较长（zhǎng）时间跨度内都可视为是恒定（dìng）的，当转动磁罗盘时，根据相对运动可假设磁罗盘固（gù）定不动，而地（dì）磁场矢量随之（zhī）在转动，其矢量端点在空间的轨迹应为一个标准的球体（tǐ），但由于传感器存在误差（chà），实际测出的数据并（bìng）不严格（gé）都在（zài）球体的表（biǎo）面，这时候（hòu）就需要（yào）根据测量（liàng）出来的数值（zhí）以及（jí）已知的准确（què）值来（lái）计算两者之间（jiān）的（de）换算关系，也（yě）就是该款磁（cí）罗盘的误差模型。在以后使用该款磁罗（luó）盘时就可以根据粗校准得出的（de）误差模型来处理测量值，使得（dé）测量值的误差（chà）减小。
磁罗盘校准（SGB sbgcenter）
不同（tóng）类型的传感器数据（jù）融合方法有多种（zhǒng），在业内（nèi）用的（de）比较（jiào）普遍而且效（xiào）果也比（bǐ）较好的是EKF，也就是（shì）扩展卡尔曼滤（lǜ）波（bō）。
以计算飞机姿态角的融合方法为例（lì），EKF更新过（guò）程主要分为两个部分，预测更（gèng）新和量测更新。预测更新主要（yào）利用陀螺仪更新预测状态量，同时计（jì）算（suàn）该（gāi）状态量（liàng）的协（xié）方差矩（jǔ）阵。在（zài）量测更新中先会计算滤波增益（yì），然后使（shǐ）用滤波（bō）增益（yì）融合（hé）预测状态（tài）量（liàng）、加（jiā）速度计（jì）以及磁罗盘的数（shù）据，成为一个融合状态（tài）量（liàng），同时（shí）计算（suàn）融合状态量的协方差矩阵（zhèn），在下一（yī）次更新周（zhōu）期的计算中使用。
计算姿态角的融合方（fāng）法流程
传感器冗余（yú）设计（jì）主要是（shì）将（jiāng）多个同种传感器进行组合，处理方法（fǎ）是（shì）首先会（huì）剔除数（shù）据（jù）异（yì）常的传（chuán）感器，然后再（zài）进（jìn）行传感器的（de）融合。冗余（yú）设计不仅可以（yǐ）提高测量精度也可以提高整套系统的可靠性，在某一个传感器（qì）失效的情况发生时，让（ràng）整个系统能够继续正常工（gōng）作。
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