1.2 大疆无人机

大疆自2006年成立以来，在无人机、手持影像、机器人教育及更多前沿创新领域不断革新技术产品与解决方案，成为行业内的独角兽企业，不断推动无人机产业的高速发展。如今，大疆无人机已经针对不同应用形成了几个主要的系列产品，各类无人机和设备高度集成，非常方便携带、部署和应用。本节将介绍大疆无人机的类型和无人机系统的构成，以及飞行所需注意的事项。

1.2.1 大疆无人机系列

依据不同的应用方向和客户群体，大疆无人机可以分为消费级无人机、专业级无人机和行业无人机等。

1.消费级无人机

消费级无人机主要针对普通消费者，以航拍为主要功能，主要包括Mavic系列、Air系列、Mini系列等产品线。

❑ 御（Mavic）系列：旗舰航拍无人机，包括Mavic Pro、Mavic 2、Mavic 3、Mavic 3 Pro等。

❑ Air系列：进阶航拍无人机，包括Mavic Air、Mavic Air 2、Air 2S等。

❑ Mini系列：轻便航拍无人机，包括Mavic Mini、Mini SE、Mini 2、Mini 2 SE、Mini 3、Mini 3 Pro和Mini 4 Pro等。

❑ DJI Avata和DJI FPV：均为沉浸式穿越无人机。

❑ 精灵（Phantom）系列：早期的旗舰级航拍无人机，包括Phantom 3和Phantom 4等。

❑ 晓Spark：早期的便携航拍无人机。

Mavic系列、Air系列和Mini系列无人机最为知名。其中，Mavic系列侧重于旗舰级别，提供全面的航拍功能和更加优质的相机；Mini系列侧重于轻便性，更加适合于随身携带和入门学习；Air系列介于Mavic和Mini之间，属于较为进阶的无人机设备。

2.专业级无人机

悟（Inspire）系列无人机是专注影视创作的无人机，较大的体型可以承载更加专业的镜头和传感器，包括Inspire 1、Inspire 2和Inspire 3等。悟系列无人机可以根据场景更换镜头，以便于适配各类拍摄场景。

除悟系列无人机以外，DJI Mavic Cine也是具有专业镜头的专业级无人机，其体型较小，方便携带。

3.行业无人机

行业无人机包括经纬系列、御行业版系列和精灵系列等无人机。

❑ 经纬（Matrice）系列：从2014年发布了M100无人机以来，经纬系列就是行业无人机的主力，包括M3D/M3TD、M350 RTK、M300 RTK、M30系列、M200等。

❑ 御（Mavic）行业版系列：御（Mavic）行业版主打轻便便携，可以随身携带，包括Mavic Pro行业版、Mavic 2行业版、Mavic 3行业系列和DJI Mavic 3多光谱版等。

❑ 精灵（Phantom）系列：包括用于测绘的精灵4 RTK无人机和用于农作物（或其他植被）监测的精灵4多光谱无人机等。

本书重点介绍也推荐使用如图1-7所示的4类大疆行业无人机，可以支持最新版本的Mobile SDK和Payload SDK，详见1.3节相关内容。这些常用行业无人机的特点如下所示。

2020年5月，M300 RTK发布，这是一款里程碑的产品，不仅第一次实现了六向避障，而且飞行时间达到了55min，图传距离达到15km，且最多可以搭载4个负载。在当时，M300 RTK是大疆无人机的最强配置。

2022年8月，M30系列无人机发布，包括M30和M30T两款无人机，后文通过M30/M30T指代该系列无人机。M30系列具有很强的便携性，云台相机不可拆卸，看起来像大号的Mavic。

2022年9月，大疆在发布了Mavic 3行业版，包括Mavic 3E和Mavic 3T子类型，后文用M3E/M3T指代该系列无人机。2022年11月，该系列无人机又增加了新成员Mavic 3多光谱版（Mavic 3M），专门用于多光谱航测应用。Mavic 3E配备机械快门相机、56倍变焦相机及RTK模块；Mavic 3T在Mavic 3E的基础上增加了热成像相机。M3E/M3T更加便携，并可以使用APAS 5.0功能，缺点是无法实现一机双控，无高原桨支持。

2023年5月，M350 RTK发布，在M300 RTK的基础上升级了O3接收天线、RTK天线、夜视FPV相机和4G融合图传，防护性能从IP45升级到IP55，电池循环从原先的200次升级到400次。

2023年11月，大疆机场2及其专用配套的Matrice 3D/3TD无人机发布，具有更强的无人值守作业能力，仅34kg更加方便携带，并且30min内即可部署完毕，为公共安全、电网、能源、城市管理、交通、林业、水利、海事等多个领域带来更多可能性。

上述常用的大疆行业无人机性能对比如表1-3所示。

在SDK支持性中，MSDK表示Mobile SDK，PSDK表示Payload SDK，OSDK表示Onboard SDK，可参见1.3节的相关内容。

当我们谈论行业无人机时，实际上是指飞行平台。经纬系列无人机和御行业版均可以通过负载接口搭载各类不同的负载，其中，DGC2.0云台（负载）接口可以连接大疆官方的禅思H20、H20T、L2、L1、P1等负载，也可以通过SkyPort V2或X-Port连接第三方负载；E-Port接口通常用于连接不需要云台的负载。各个飞行平台的负载支持性可详见对应用户手册。

除上述行业无人机外，大疆还推出了面向农业领域的T60、T50、T20等农业无人机，面向教育领域的Robomaster TT开源教育无人机和Tello EDU编程无人机。2023年8月16日，大疆发布了最新面向运载领域的FlyCart 30运载无人机，采用了4轴8桨多旋翼构型，最大载重30kg、满载最大航程16km，如图1-8所示。

1.2.2 旋翼无人机系统

无人机通常不是独立存在的，而是需要一系列配套硬件和软件，包括遥控器、地面站以及各种保障设备等。 无人机和这些配套的软硬件共同组成了无人机系统（UAS，Unmanned Aircraft System）。 另外，无人机执行任务时还需要飞手和专家的配合。从广义来看，飞手、行业专家，甚至是运输无人机的车辆都属于无人机系统的组成部分。因此，在无人机系统里，无人机只是一个终端设备，地面设备通过无线电遥控设备或自编程程序控制等方式控制无人机终端的飞行任务。

大疆行业无人机拥有完整、易用的UAS，除了无人机和遥控器，还可以包括大疆司空、大疆机场、电池管理箱（充电箱）、D-RTK 2移动站等设备和软件。Polit 2的健康管理系统（HMS）将无人机系统分为航电系统、视觉系统、动力系统、电池系统、遥控器、图传系统、云台负载、RTK等。本小节将介绍旋翼无人机系统的基本组成，以及大疆无人机的主要技术（图传、APAS等）。

1.飞行器骨架

大疆无人机均为旋翼无人机，其飞行器骨架（机架）通常由机身、机臂和起落架组成：

❑ 机身内承载飞行控制器、电池等电子设备；

❑ 机臂将电机和螺旋桨延伸至四周；

❑ 起落架可以支撑机身，保护下方的负载。

从大疆Mavic Pro开始，绝大多数的无人机采用了便于携带的可折叠机臂设计，并且尽可能取消起落架设计。在存储和运输无人机时，机臂可以折叠到机身周围。由于M350 RTK和M300 RTK等行业无人机可以配备较大的负载，保留了起落架。然而，M30/M30T不仅没有起落架，而且采用了类似消费级无人机的折叠方式，且可以监测折叠限位，更具有便捷性。

从材质上看，大疆无人机更加倾向于使用玻纤增强尼龙或碳纤增强尼龙，即玻纤或者碳纤按照一定的比例与尼龙工程塑料混合而成，不仅密度较小，并且同时具有很好的韧性和强度。

2.航电系统和RTK

航电系统主要包括飞行控制器及其附属电子设备。飞行控制器（Flight Controller），简称飞控，相当于飞机的大脑，可以保持无人机的稳定性，并且执行各项指令。飞行控制器包括微控制单元（Microcontroller Unit, MCU）和各类感知位置信息的传感器，这些传感器包括惯性测量单元、GNSS传感器等，用于姿态解算、保持无人机的悬停稳定、执行控制指令等。

优秀的飞行控制是大疆的核心技术之一，不仅可以为无人机提供更强的稳定性和安全性，精准的飞行控制可以避免不必要的动力浪费，从而提高续航能力。大疆早期推出过包括哪吒、A3等等独立飞控，现如今不再推出独立的飞控产品，而是融入各类无人机产品中。除M3E/M3T以外，飞行控制器通过采用冗余设计，即存在2套及以上的惯性测量单元和GNSS传感器，以便于在一定程度上消除噪声，以及在某个传感器以外损坏后形成替补，提高无人机的稳健性和安全性。

大疆行业无人机M350 RTK、M300 RTK和M30/M30T均支持“三桨迫降”能力。 当某一个电机或螺旋桨出现故障，且损坏程度无法提供足够的升力时，无人机立即开始自旋下降，并尽可能提供稳定性和可控制性。此时，飞手可以通过遥控器控制无人机水平上的位置，从而选择合适的地点迫降，从而尽可能降低损失。

飞行控制器的MCU是控制核心，需要惯性测量单元、GNSS、RTK等传感器的支持。下面介绍这些传感器的特点，以及飞行控制器的常见模式。

1）惯性测量单元

惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）负责解算姿态信息，可以分为加速度计、陀螺仪、电子指南针、气压计等模块。

❑ 加速度计：用于获取无人机在立体空间中三个相互垂直方向的加速度。

❑ 陀螺仪：用于获取无人机在立体空间中三个相互垂直方向的角速度。

❑ 电子指南针（霍尔传感器）：用于感知周围磁场方向，从而解算无人机的偏航角。

❑ 气压计：测量无人机周围气压，从而估算无人机所处高度，保持无人机在垂直方向上的稳定性。

其中，加速度计和陀螺仪是必选的。加速度计在长时间内的测量值更为准确，而在瞬时的测量值存在较大的噪声干扰。陀螺仪在运动过程中趋于稳定，在悬停状态下会出现线性漂移。两者相互配合，取长补短，通过姿态解算得到相对准确的无人机姿态，可以为无人机的稳定悬停提供必要的基础。常用的姿态解算方法有以下两种。

❑ 互补滤波法：通过将加速度计和陀螺仪的数据进行加权平均，得到无人机的姿态。

❑ 卡尔曼滤波法：基于状态估计的姿态解算方法。具体来说，卡尔曼滤波法将无人机的状态表示为一个状态向量，包括位置、速度和姿态等信息。然后通过观测方程将传感器测量的数据与状态向量进行融合，得到最终的姿态解算结果。

相对于互补滤波法，卡尔曼滤波法虽然计算复杂，但是可以提高姿态解算的精度和稳健性，也是目前最为常用的姿态解算方法。

2）GNSS传感器

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）泛指全球各类卫星导航系统，包括全球系统、区域系统和增强系统。民用无人机主要使用全球系统，主要包括美国的GPS、欧洲的Galileo、中国的北斗（BeiDou）和俄罗斯的GLONASS，可以提供定位、导航、授时等功能。另外，北斗系统还具有上行频段，用于传递短报文信息。大疆主流的行业无人机均支持GPS、Galileo、BeiDou和GLONASS。 但在M30/M30T和M3E/M3T上，关闭RTK时无法使用GLONASS。

全球系统虽然相对独立，但是原理和传输协议非常类似。每一种卫星导航系统都是由许多卫星组成的“星座”。解算终端位置信息时，需要接收并解调至少4颗卫星的信息和轨道参数，通过测算终端和卫星的距离与距离的变化率，计算终端的位置、速度和时间（Position, Velocity and Time）。

由于技术和政策上的限制，民用级GNSS一般只有米级的定位精度：北斗系统的定位精度为2～3m，GPS的定位精度为1～2m。在航测、农业等应用中，可使用动态载波相位差分技术（Real-Time Kinematic, RTK）将定位提高到厘米级精度。

3）RTK

RTK是建立在GNSS基础上的技术，可以提供实时处理无人机和测量站载波相位观测量的差值，将测量站采集的载波相位发给无人机，进行求差解算坐标，将定位精度控制在1cm以内。 大疆主流的行业无人机均支持RTK技术，其中M3D/M3TD、M350 RTK、M300 RTK、M30/M30T将RTK模块内置在机身中，M3E/M3T为外置RTK，需要占用E-Port接口。

4）飞行挡位和飞行模式

大疆无人机提供了定位、姿态、运动等不同的飞行模式，这些飞行模式可以通过遥控器的飞行挡位按钮或Polit 2软件切换。

M3D/M3TD、M350 RTK、M30/M30T和M3E/M3T包括3个飞行挡位，分别是普通挡（Normal，N）、运动挡（Sport，S）和功能挡（Function，F）。M300 RTK分为定位模式（Position，P）、运动模式（Sport，S）、三脚架模式（Tripod，T）和姿态模式（Attitude，A），其对应关系如图1-9所示：N挡和P挡对应；F挡和T挡、A挡对应。

各个飞行挡位的具体说明如下。

（1）N挡（P挡）：全面启用GNSS模块和避障系统，最大限度提供精准悬停能力，保障安全飞行。该模式限制了无人机的最大姿态角（如M30/M30T不能超过15°），并限制了最大飞行速度（如M3E/M3T不能超过15m/s）。

（2）S挡：通过GNSS模块和下视视觉系统提供悬停能力，关闭视觉避障功能。在该模式下，最大姿态角和飞行速度不受限制，如M30/M30T可以最快23m/s的速度飞行，M3可以最快21m/s的速度飞行。

（3）F挡：分为三脚架模式（T挡）或姿态模式（A挡），需要在Polit 2中设置切换。在三脚架模式下，无人机的移动速度很慢，只能够缓慢改变姿态，用于拍摄稳定的影像。姿态模式下，将全面关闭GNSS和避障系统，无人机可随风飘动。

5）AirSence

AirSence通过接受载人飞机发出的广播式自动相关监视发射机（ADS-B）信号，能够探测数十公里范围内的载人飞机信息。在Polit 2软件中，会根据这些载人飞机的高度、速度对用户进行提示，确保飞行安全。 M3D/M3TD、M350 RTK、M300 RTK、M30/M30T和M3E/M3T均可以使用AirSense功能。

3.避障系统（视觉系统）

避障系统能够实时监测周围环境，辅助用户飞行，降低飞行事故的概率；也用于无人机定位和高级辅助飞行（APAS）。避障系统可以通过视觉、红外、超声波等多种不同的技术实现，但近年来大疆无人机多采用视觉和红外感知系统相结合的方式实现，具有感知能力强，能效高，成本低等优势。

❑ 视觉感知：通过双目视觉方式判断前方障碍物的距离，通用性强，缺点是在暗光下识别能力较差，难以识别弱纹理或者细小的障碍物（如稀疏的树枝、电线等）。

❑ 红外感知：通过红外测距的方式判断前方障碍物的距离，适用于漫反射、大尺寸、高反射率的物体探测，但是对镜面水体、哑光纯黑等物体的探测能力较差。

视觉系统比较特殊，除了用于避障，还可以用于定位和高级辅助飞行。

（1）定位能力：在市内或者GNSS信号不良时，视觉感知系统可帮助无人机精准悬停。视觉定位具有一定的工作条件，即一般在垂直方向30m、水平四向20m的范围内，光照良好且有丰富纹理的环境中使用。

（2）高级辅助飞行系统（APAS）：APAS同样使用视觉感知监测前方障碍物，并可以自动规划路线，绕开障碍物向前飞行。在智能跟随模式下，APAS会尽可能绕开障碍物跟踪目标；如果确实无法避开障碍物才会悬停避障。

M3D/M3TD、M350 RTK、M300 RTK和M30/M30T无人机均有六方向（上、下、前、后、左、右）的视觉和红外感知系统。 M3E/M3T下方只有视觉感知系统，其余五方向配备了视觉和红外感知系统。不过，无论是视觉感知还是红外感知，都无法对全向障碍物进行全面感知：一方面，这些感知系统均存在部分死角，并且有一定的距离限制，进入死角（一般为侧向）的障碍物或较远的障碍物都是无法被感知的；另一方面，细小的障碍物（如风筝线、电线等）也很难被视觉和红外感知探测。

在M300 RTK和M350 RTK上还可以通过安装全向环扫毫米波雷达加强避障能力，可以有效探测全向范围和上方的障碍物，不过此项技术有2个缺点：一是占据了上方的负载接口；二是对弱反射物体（干枯树枝等）仍然存在感知能力不足的问题。

可见，这些避障系统各有各的缺陷，均无法完全保证无人机不受碰撞。在复杂的环境下，飞手集中精力飞行是非常重要的，这样才能确保飞行安全。

4.遥控器

早期的大疆遥控器是1对1的配置，即每1种无人机对应1种单独设计的遥控器，但是目前的遥控器已经形成独立的产品，甚至可以实现一机多控、一控多机的能力。 M350 RTK、M300 RTK和M30/M30T行业无人机均可以实现一机多控的能力。 精灵4 RTK具有一控多机的能力。

目前，常见的大疆遥控器产品包括DJI带屏遥控器、DJI带屏遥控器行业版，以及DJI RC、DJI RC Pro和DJI RC Plus等。

❑ DJI带屏遥控器：支持OcuSync 2.0图传技术，主要应用于DJI Mini 2、DJI Air 2S、Mavic Air 2、Mavic 2变焦版、Mavic 2专业版以及精灵Phantom 4 Pro V2.0等无人机。

❑ DJI带屏遥控器行业版：支持OcuSync行业版图传技术，主要应用于M300 RTK无人机。

❑ DJI RC Pro/RC：支持O3+图传技术，DJI RC主要应用于DJI Mavic 3 Classic、DJI Mavic 3、DJI Mavic 3 Cine、DJI Mini 3 Pro、DJI Air 2S等无人机；DJI RC Pro主要应用于DJI Mavic 3、DJI Mavic 3 Cine和DJI Air 2S等无人机。

❑ DJI RC Pro行业版：支持O3 Pro图传技术，主要应用于M3D/M3TD、M3E/M3T无人机。

❑ DJI RC Plus：支持O3 Pro图传技术，主要应用于M350 RTK、M300 RTK、M30/M30T等无人机。

❑ DJI RC 2：支持O4图传技术，主要应用于DJI Air 3、DJI Mini 4 Pro等无人机。

以上遥控器均为带屏遥控器，除了遥控设备本身，还集成了一整套Android设备。Android设备除了可以运行DJI Fly、Polit 2等官方应用，还可以安装其他软件或Mobile SDK开发的应用程序。

随着具有双向数据传输能力图传技术OcuSync的普及，控制系统逐渐融入图传系统（图像传输系统）之中。

5.图传系统

图传系统，用于将无人机采集的视频信号实时传递到遥控器上，用于监测无人机周围的环境，包括模拟图传和数字图传两种类型。

❑ 模拟图传：通过模拟信号传递视频信息，效果较差，但优势在于极强的实时性，仍然是延迟最小的图传方案。时至今日，在穿越机等领域仍然广泛应用。

❑ 数字图传：通过数字信号传递视频信息，效果很好，但需要编解码设备，成本高且存在信息延迟。

大疆的图传系统采用数字图传，包括Wi-Fi图传、LightBridge图传和OcuSync图传等类型。Wi-Fi图传方案成本低廉、图传效果较差，多用于较为低端的无人机上，比如精灵3标准版、Spark、Mavic Mini和Mini SE等无人机。LightBridge图传是大疆早期的自有图传技术，如在Phantom 4 Pro上标配了双频Lightbridge高清图传系统，信号传输距离远达7km。Lightbridge使用的是单向广播数据的方式，在较远的飞行距离的情况下，图传延时仍能稳定保持为100～200ms。而Wi-Fi图传的延时，视飞行距离和飞行环境而定，一般会比Lightbridge高出25%～100%。高效的单向广播数据传输方式让Lightbrige轻松超越Wi-Fi图传。

OcuSync图传是大疆最新的图传方案，也是其核心技术之一，具有成本低、延迟小、清晰度高、传输距离远等优点，还具备双向数据传输能力。OcuSync曾是Lightbridge系列的一部分，后来独立发展壮大，并经过了多年的迭代发展。近年来，大疆推出无人机均采用OcuSync图传方案。

1）OcuSync 1.x和2.x

OcuSync首次应用在Mavic Pro无人机上，最远提供了13km图传。在Mavic 2上，首次搭载了OcuSync 2.0系统，并随后支持了Mini 2和Mini 3系列等无人机中。OcuSync 2.0相比上一代支持更长的传输距离和更高的图传分辨率，同时降低了延迟和干扰，提高了视频传输的质量和稳定性。此外，OcuSync 2.0还支持双通道传输，可以在不同频段之间自动切换以获得最佳信号质量。

2）OcuSync 3.x

OcuSync 3.x（简称O3）的最高图传码率提高到40 Mbps，应用在DJI FPV、Mavic 3、Mini 3 Pro、Inspire 3等无人机上。大疆专门为穿越机市场推出了图传套件O3 Air Unit，如图1-10所示。

另外，OcuSync 3.x包括2个演进版本，分别为O3+和O3 Pro。

（1）O3+：在Mavic 3 Pro、Mavic 3 Classic、DJI RC Pro、DJI Goggles 2等设备上使用，图像传输距离远至15km，稳定的信号令画面显示更加连贯；可传输1080p/60fps的高清高帧率的图传画质。

（2）O3 Pro（O3图传行业版）：是目前最先进的图传技术，在原有2.4GHz与5.8GHz的基础上新增DFS频段，DFS信道提高了带宽，可以提供4K/30fps超高清图传体验，应用在DJI Inspire 3、DJI RS 3 Pro、DJI RC Plus和DJI Transmission等设备上，最大传输距离可以达到15km。O3 Pro支持双视频流传输，在M350 RTK、M300 RTK上，提供支持三路1080p高清传输（单控2路，双控各2路），如可以同时传输正常视角和广角视角的视频。

3）OcuSync 4（O4）

目前，OcuSync最新的版本为O4。O4图传已经应用在DJI Air 3和DJI Mini 4 Pro等最新的无人机中，最高图传距离进一步提高到20km，进一步提高了传输稳定性，飞行更安全；并且最高支持1080p/60fps图像传输。

M3D/M3TD、M350 RTK、M300 RTK、M30/M30T、M3E/M3T、Inspire 3等无人机均具备增强图传能力，在距离较远或者信号干扰时通过4G链路补充带宽。不过，增强图传需要DJI Cellular设备和定制的SIM卡。

6.电池系统

无人机电池不仅为电机和螺旋桨的旋转提供动力，也是电子调速器、飞行控制、图传编码等各类电子设备的电能来源。无人机电池的选型需要在续航能力、成本和重量之间权衡。一般来说，续航能力越强的无人机其电池重量的占比越高，价格也越贵。无人机电池通常为锂离子（Li-ion）或锂聚合物（LiPo）动力电池，具有能量密度高、放电能力强等特点。

常见的大疆行业无人机电池参数如表1-4所示。

锂电池比较娇贵，很容易损坏，大疆的智能飞行电池拥有电池管理系统，可以有效保护电芯，提供安全、充沛的电力。智能飞行电池具有控制电压、保持性能和记录循环等能力。

（1）电量控制：在电池充放电时，控制电压在一定的范围内，防止过充、过放，避免鼓包。最近几年的大疆无人机通常使用高压电池，具有更好的性能。例如，M30的最大单芯电压为4.35V，在M300RTK、Mavic 3等无人机上使用了超压锂电池，限制电压为4.4V。根据已有的资料，M30/M30T为镍钴锰酸锂电池（NCM），M3E/M3T为钴酸锂电池，这些电池都属于新型的锂离子电池，这些电池具有电压平台高、循环性能好、热稳定性好、循环寿命长等特点。

（2）存储电池：智能飞行电池为确保存放安全及延长电池寿命，电池会启动“存储自放电”功能，可以在10～20天的时间将电池电量放电到50%左右，如图1-11所示。这也是智能飞行电池长期存放时会发热的原因。

在电池充电时，也可以根据实际情况控制充电电量和时间。以M30/M30T为例，TB30电池需要使用BS30智能电池箱进行充电，包括存储模式（充电至50%）、待命模式（快速充电至90%）和标准模式（充电至100%）等充电模式。

（3）记录循环：电池是有寿命的，随着循环次数的增多，电池性能也会随之下降。M350 RTK和M30/M30T无人机的电池的使用手册中明确提出超过400次循环的电池不建议继续使用。建议每50个循环或每3个月，或者电池管理系统提示用户保养电池时，按照如图1-12所示的方式对电池进行保养。

7.动力系统

动力系统为无人机提供升力，由电机、电子调速器和螺旋桨等组成。大疆常见的行业无人机的动力系统参数如表1-5所示。

1）电机

无人机一般使用外转子无刷电机，其噪声更低，寿命更长：在转子上平均分布永磁体，定子则缠绕线圈；通电时定子产生磁场驱动转子运动。相对于有刷电机，无刷电机避免了电刷划过磁体时产生的电磁干扰，也避免了摩擦降低损耗。

无刷电机的命名一般采用定子尺寸命名，包括4位数字，前两位表示定子的外径（毫米），后两位表示定子的高度（毫米）。例如，3511电机表示其定子尺寸为“35mm×11mm”。一般来说，定子的尺寸越大，其功率也越大。

无刷电机还有一个参数：KV值。在相同油门的情况下，KV值越高，电机转速越高，电流也越大，适合于小桨高速运行；KV值越低，使用大螺旋桨时效率更高。

2）电子调速器（电调）

无刷电机需要使用电子调速驱动（Electronic Speed Control, ESC）提供的三相供电。一般来说，无人机上的每个电机都需要独立的电子调速器。不过，大疆无人机内部电路的集成度很高，有些机型的电调功能已经集成在主板上，或者将多个电机的电调整合在同一个板子上。

3）螺旋桨（Propeller）

螺旋桨可以理解为旋转的机翼，用于为旋翼无人机或无人直升机提供升力。螺旋桨通常具有固定的形状和迎角（旋翼迎角），但是由于旋翼内侧和外侧的角速度相同，旋翼外侧的线速度更大，因此通常旋翼外侧比旋翼内侧具有更小的迎角。

螺旋桨通常以直径和螺距参数命名。例如，2110螺旋桨表示其直径为21英寸，螺距为10英寸；9453螺旋桨表示其直径为9.4英寸，螺距为5.3英寸。由于旋翼无人机有正反桨之分，所以反桨一般用R标识。例如，M30/M30T无人机需要2个1671螺旋桨和2个1671R螺旋桨才能正常起飞。大疆无人机的螺旋桨一般具有以下特点。

❑ 螺旋桨通常为可折叠设计，将螺旋桨拆分成可活动的2段（螺旋桨直径是指展开对齐后的长度）。折叠桨的动效偏低一些，但是方便折叠收纳。另外，折叠桨对设计制造的要求很高，以便于保证足够的动平衡能力。

❑ 螺旋桨的固定方式为螺丝固定或卡扣固定。消费机无人机一般使用卡扣固定，并且具有快拆设计，在螺旋桨损坏后方便用户更换。行业无人机一般采用螺丝固定，这是因为行业无人机的螺旋桨较大较重，螺丝固定更加稳固安全。

❑ 螺旋桨材质一般采用重量轻、强度高且具有一定韧性的玻纤增强尼龙或碳纤增强尼龙。

8.负载

通过1.1.3节无人机的行业应用介绍可以发现，不同的行业应用无人机需要不同的负载。行业无人机也可以使用第三方或者定制的负载，以便于满足特定的需求。大疆无人机的负载包括集成负载、官方负载和第三方负载。

（1）集成负载：直接连接到机身且不可拆卸的负载，通常为云台相机。 M30/M30T的云台相机集成了84°DFOV广角相机、5～16倍光学变焦相机、640×512＠30Hz热成像相机和1200米激光测距仪（M30无热成像相机）。M3E/M3T包含了集成广角相机、长焦相机和热成像相机于一身的云台相机（M3E无热成像相机）。 集成负载的优点为集成度高，方便运输携带。

为了保证相机等负载的稳定性能，云台发挥了重要作用：一方面，云台和机身之间通常采用软连接方式，可以一定程度上阻断机身的震动；另一方面，云台本身具有独立的IMU，通过2轴或3轴无刷电机实时调整负载的姿态。除云台机械防抖外，现如今，无人机相机也发展出了优秀的电子防抖技术，云台防抖和电子防抖（如OIS、EIS增稳等技术）相互配合，进一步增强影像输出的稳定性。

除Spark等少数无人机为二轴云台外，大疆云台多采用三轴云台：包括航向轴（Y轴）、横滚轴（R轴）、俯仰轴（P轴），分别用于保障负载在三个方向的稳定能力，P轴和部分无人机的Y轴也用于控制负载朝向。

为提高稳定性，较新的云台的P轴为双向连接，即包括1个包含电机的主轴和1个包含轴承的辅轴，如图1-13所示。

除云台相机外，M350 RTK、M300 RTK和M30/M30T无人机的机身还内置了FPV摄像头。相机和FPV摄像头虽然都可以采集视频流，但是两者的功能不同，前者主要执行拍照录像任务，通常具有更高的规格；而后者主要用于帮助飞手观察无人机周围环境。

（2）官方负载：大疆的官方负载主要为使用DGC2.0接口的禅思（Zenmuse）系列，以及使用E-Port接口的全向环扫毫米波雷达（M300 RTK和M350 RTK）、RTK模块（M3E/M3T）等。禅思（Zenmuse）系列是针对各类行业应用的云台相机模块，包括禅思H20、禅思H20T、禅思L2、禅思L1、禅思P1等产品（见图1-14），这些负载的功能如下。

❑ 禅思H20：集成了82.9°DFOV广角相机、23倍光学变焦相机和1200米激光测距仪。

❑ 禅思H20T：在禅思H20的基础上增加了640×512＠30Hz热成像相机。

❑ 禅思H20N：功能类似H20T，但专门为夜间工作设计，混合变焦热成像相机（2倍和8倍光学变焦）、星光级广角相机、20倍星光级变焦相机和1200米激光测距仪于一身。

❑ 禅思L2和L1：激光和可见光融合测绘方案，集成激光雷达、测绘相机与高精度惯性导航模块，可以生成实时点云，提供高效率、全天候、高精度测绘能力。

❑ 禅思P1：全画幅测绘方案，集成全画幅图像传感器，支持多种不同的定焦镜头。

（3）第三方负载：通过E-Port、E-Port Lite接口，或者标准负载工具X-Port和SkyPort连接的第三方负载。开发者可以通过Payload SDK自行研发第三方负载，但需要大疆的授权生产。

1.2.3 安全飞行

无人机的飞行安全十分重要。高速转动的螺旋桨以及无人机“炸机”时本身的惯性都有可能对人身和财产安全造成损失。在无人机飞行过程中，可能会出现气象变化、电磁干扰等环境因素的变化，也可能出现人为的操作失误导致的突发情况。面对这些状况，不仅需要无人机驾驶员临危不乱、冷静处置，更需要提前做好飞行前的准备工作。无人机驾驶员和开发者需要学习当地的法律法规，了解飞行前检查的必要步骤，尽最大努力保证无人机的飞行安全。

本小节将简要介绍无人机的有关法律法规，以及飞行前和飞行过程中的一些注意事项。建议无人机驾驶员和开发者详细学习无人机的操作说明和使用手册，如认真阅读大疆无人机的《用户手册》《免责声明和安全操作指引》《安全概要》等资料。

1.熟悉法律法规

无人机驾驶员需要详细学习并遵守中国民用航空局（CAAC）制定的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》《民用无人机驾驶航空器实名制登记管理规定》等有关法律法规，具体可以在中国民用航空局官方网站查询学习。另外，有些地方也出台了相关法律法规，如《浙江省无人驾驶航空器公共安全管理规定》《四川省民用无人驾驶航空器安全管理暂行规定》等，读者也需要特别留意。

1）无人机实名备案和飞行动态数据报送

根据《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，所有在我国境内的民用无人机均需要实名登记并注册备案。因此，所有的民用无人机，即使是大疆Mini 4等微型无人机，也需要在民用无人驾驶航空器综合管理平台（UOM）网站上登记注册。

依据《通用航空飞行管制条例》《轻小型民用无人机飞行动态数据管理规定》，除微型无人机外，飞行动态（包括位置、高度、速度、航迹角、累计飞行时间等信息）需要实时上传至无人驾驶航空器空中交通管理信息服务系统（Unmanned Aircraft System Traffic Management Information Service System, UTMISS）。Polit 2软件已经整合了飞行动态报送功能，可以在【数据与隐私】模块中查看飞行动态数据报送功能是否正常启用。

2）空域限制和限飞区

微型无人机、轻型无人机具有相应的空域限制。一般情况下，微型无人机高度不超过50m，轻型无人机不超过120m（真高120m以上空域为无人机管控区域）。小型、中型、大型无人机在执行飞行任务前需要指定飞行计划，并向飞行管制部门提出申请。

在机场、军事设施等特殊区域，设置了限制飞行区域（限飞区），这些限飞区可以在大疆Polit 2软件【限飞地图】模块中查询，主要包括禁飞区、授权区、警示区、加强警示区、限高区等类型，如图1-15所示。

❑ 禁飞区（红色）：除非获得有关部门的许可，否则无法飞行。

❑ 限高区（灰色）：可以飞行，但是飞行高度受到限制。

❑ 授权区（蓝色）：经过授权飞行。

❑ 警示区（黄色）：起飞时会收到警告。

❑ 加强警示区（橙色）：起飞时会收到警告，需要用户确认后才可起飞。

❑ 法规限制区（浅蓝）：由于当地的法规和政策规定，部分特殊区域的所在范围内禁止飞行。

❑ 法规适飞区（绿色）：轻型无人机适飞空域。

❑ 风景示范区（灰绿）：针对特定景区的空域限制区，在此区域飞行需要注意自身飞行安全。

区域解禁包括授权区解禁和特殊解禁。授权区解禁只针对授权区，实名用户和单位可以直接申请解禁。特殊解禁则针对特殊情况，可以解禁禁飞区、限高区等飞行限制。

3）无人机驾驶员的有关要求

无人机驾驶员需要掌握运行守法要求，必要时应当投保飞行器保险、第三者责任险、操作者伤害险等意外保险。驾驶小型、中型、大型无人机时，需要持有相应的资质。依据《民用无人机驾驶员管理规定》，无人机驾驶员分为视距内、超视距和教员3个等级，并按照执飞平台分为固定翼、直升机、多旋翼、垂直起降固定翼、自转旋翼机、飞艇等类型。无人机驾驶员职位包括机长和副驾驶。无人机驾驶员的资质（CAAC资质）和飞行记录由中国民用航空局UOM操控员资质子系统管理。

在以下情况下无人机驾驶员自行负责，无须执照管理。

❑ 在室内运行的无人机。

❑ I、II类无人机（对应了微型无人机和轻型无人机）。

❑ 在人烟稀少、空旷的非人口稠密区进行试验的无人机。

除CAAC资质外，无人机驾驶员还可以考取AOPA、CHALPA、ASFC等组织的认证，其性质适用范围各不相同，如表1-6所示。

民用无人机操控员执照最权威，也最具效力；取得此证后可免考增发AOPA民用无人机驾驶员合格证和ChALPA民用无人机操控员应用合格证。

2.飞行前检查

飞行前检查包括气象条件、场地环境以及无人机状态等。

1）注意气象条件

尽量避免高温或低温状态下运行无人机。电池的放电能力对温度比较敏感。过低的环境温度会降低电池的效率，降低动力输出。过高的温度会增大电子设备的散热压力，也可能影响飞手的状态和表现。

尽量避免在大风天气或大气环境不稳定的条件下运行无人机。不同无人机的抗风能力不同，可以参阅相应的用户手册。大疆行业无人机的抗风能力一般都在不高于12m/s的风速下飞行。

尽量避免在雨雪天气下运行无人机。

2）注意场地环境

尽可能选择开阔的场地，起飞地点和作业区域（飞行区域）之间尽量不要存在遮挡（尤其是钢筋混凝土结构的建筑物的遮挡）。选择平整的地面起降无人机，可以铺设地垫或者停机坪，可以有效防止灰尘进入机体。另外，还需要注意避免高压线、通信塔站等可能产生电磁干扰的地区，远离人群，远离敏感场所。

3）无人机状态

借助Polit 2可以完成大部分的飞行前检查，在健康管理系统（HMS）模块中判断无人机的状态，是否需要保养、维修或者固件更新等；在飞行前检查界面中检查航电系统、动力系统、遥控器等各模块的基本状态。另外，还需要特别注意以下几个方面。

❑ 检查无人机及其无人机电池的外观是否完好。

❑ 确认遥控器和无人机的电量是否充足。

❑ 注意天线布局，天线平行时信号最好，并且尽可能保持天线所在的平面垂直于无人机。

❑ 注意飞行挡位是否正确。

❑ 确定摇杆模式（日本手、中国手、美国手）。

❑ 夜间飞行时打开夜航灯，不要关闭补光灯。

以上是无人机飞行前的基本检查要点，根据不同的无人机类型和应用场景，还可能需要特别的检查和测试。

3.飞行中

飞手在飞行中应当集中精力，保持警惕，双手尽量不要离开遥控器；时刻注意遥控器和Pilot 2中的各项告警信息，在目视范围内观察无人机状态指示灯。

在飞行界面中，除图传外，飞行辅助功能（Primary Flight Display, PFD）和相机界面中的导航信息模块也是非常重要的信息来源，可以直观地了解飞机姿态、飞行高度、飞行速度和风速等信息。在PFD中，建议特别注意速度矢量球的位置，因为矢量球的方向指向了飞机飞行的方向，如图1-16所示：当速度矢量球处于地平线上方时，飞机上升；反之飞机下降。另外，通过AR投射或导航信息模块可实时观察了解返航点、航点、RNG目标点、Pin点位置，以及AirSence感知的载人飞机等信息。

新手最好使用模拟器练习再飞行，或者由有经验的飞手带飞，并且保持无人机在视距内。