無人機實操技術課件：模擬器飛行

模擬器飛行飛行模擬器介紹

飛行模擬器，是用來模擬飛行器飛行的一種功能比較齊全的裝置，能夠復現(xiàn)飛行器及空中環(huán)境，提供豐富的感官體驗和互動反饋，從而幫助使用者在沉浸式的練習中提升飛行技能。

無人機飛行模擬器，是基于先進的飛控技術，還原自然真實的飛行體驗，用于無人機仿真訓練的裝置，主要包括軟件和硬件兩部分。模擬器練習是每個飛手在不斷晉級的過程中不能繞過的一個階段，模擬器訓練雖然不能替代真機飛行，但是對于練習飛行有很多好處，可以解決實際飛行的一些痛點和不足。通過模擬飛行訓練，掌握單通道、雙通道、全通道飛行技能，包括單通道懸停、雙通道懸停、F3C方框訓練、固定翼飛行訓練等。了解飛行模擬器的種類、掌握模擬器安裝流程能夠熟練掌握各類無人機的模擬飛行掌握遙控器的使用方法及注意事項了解飛行模擬器的種類，掌握模擬器的安裝流程，包括電腦配置要求、軟件安裝、驅動安裝等。能夠熟練掌握各類無人機的模擬飛行，包括直升機、多旋翼、固定翼等。掌握單通道、雙通道、全通道飛行技能掌握遙控器的使用方法，包括遙控器的介紹、搖桿模式、操縱方式、操作規(guī)范等。能力目標能夠運用所學知識，對模擬器進行安裝并知曉其功能，培養(yǎng)學生的動手能力培養(yǎng)學生的動手能力及行為習慣，提高學生應對不同場景的判斷能力和應急處置能力加強訓練中的注意力訓練，培養(yǎng)學生全神貫注的專注精神素養(yǎng)目標模擬器調試模擬器介紹鳳凰模擬器支持WindowsXP及以上系統(tǒng)，對電腦配置無特殊要求，但須注意電腦內存，盡量將軟件安裝在C盤以外的硬盤內，不影響電腦正常運行。機型選擇、場地選擇、顯示設置。驅動安裝功能界面的使用DirectX是一個圖形加速器，是“PhoenixRC”模擬器能夠正常運行不可缺少的驅動。軟件初始設置、連接模擬器、遙控器的配置、校準遙控器、創(chuàng)建新的配置文件、控制通道高級設置。模擬器安裝目前，無人機模擬器使用的軟件主要有：PhoenixRC（鳳凰模擬器）、FPVFreeRider、LIFTOFF穿越機、DCL、DRL、REALFLIGHT(G7/G7.5)、XTF、FMS、Aerofly等。職業(yè)院校及無人機執(zhí)照培訓單位主要使用PhoenixRC進行模擬飛行訓練。學習任務1飛行模擬器的選擇安裝及調試圖1-1SM600遙控器

圖1-2加密狗及轉接頭知識點2模擬器安裝（1）選擇要安裝的模擬器軟件文件夾（2）打開PhonenixRC，選擇“setup”文件，右鍵選擇“以管理員身份運行”。（3）運行“setup”后，進入選擇安裝語言界面，選擇“中文（簡體）”，點擊“下一步”，繼續(xù)安裝。（4）點擊“下一步”，出現(xiàn)“許可證協(xié)議”頁面，接受協(xié)議許可條款并點擊“下一步”。（5）進入客戶信息界面，輸入用戶名及公司名稱，客戶信息處不做明確要求，點擊“下一步”。（6）進入安裝類型頁面，勾選“完全安裝”，點擊“下一步”。（7）選擇安裝類型后，進入安裝程序，點擊“安裝”，運行安裝程序。（8）等待安裝，安裝完成后，點擊“完成”。驅動安裝（1）打開下載的DirectX的壓縮文件，進行解壓。（2）將DirectX文件解壓到指定文件夾。（3）打開文件夾并選擇安裝。（4）DirectX安裝程序協(xié)議選擇，選擇“我接受此協(xié)議”，單擊“下一步”。驅動安裝（5）接受安裝程序協(xié)議后，單擊“下一步”，啟動DirectX安裝程序。（6）DirectX程序安裝完成后，單擊“完成”，安裝程序安裝完畢。知識點3模擬器調試1.軟件初始設置（1）打開模擬器PhoenixRC，進入軟件初始化界面。一般為默認程序。直接跳過即可。（2）如果進入程序非中國語言，需進入程序設置。點擊菜單欄第一個選項，找到設置點擊打開。（3）點擊最后一個選項卡，在語言選項里找到Chinese_GB，點擊并確認，重啟軟件即可完成語言設置。2.連接模擬器PhoenixRC可支持多種遙控器連接，這里使用SM600遙控器與PhoenixRC連接。（1）將SM600的撥碼開關撥到“PhoenixRC”檔位。（2）遙控器接入PC端，連接模擬軟件。（3）檢查遙控器是否連接未出現(xiàn)彈窗提示可正常使用，進入下一步遙控器的配置。模擬器在連接正常的情況下，如果顯示器報“USB加密狗沒有連接”，檢查遙控器的USB接口是否完好，遙控器的開關是否已打開。同時檢查檔位開關是否位于“PhoenixRC”位置。3.遙控器的配置（1）PhoenixRC與SM600連接后，單擊“系統(tǒng)設置”，選擇“配置新遙控器”進行遙控器配置。（2）進入“設置新遙控器”向導頁面，點擊“下一步”，根據(jù)提示完成后面步驟。（3）根據(jù)提示完成遙控器的準備工作。完成后點擊“下一步”，進入“校準遙控器Wizard”界面。4.校準遙控器（1）進入“校準遙控器”程序，按系統(tǒng)提示點擊“下一步”，開始校準遙控器。（2）確認遙控器各功能已經設置為默認位置，點擊“下一步”。（3）根據(jù)提示將所有搖桿置于中立位置，點擊“下一步”。（4）移動所有搖桿到最大限度。分別緩慢、完整地操控遙控器的搖桿順時針畫圓，并確保搖桿觸及到四個角，確保所有搖桿到最大限度，觀察遙控器搖桿校準是否準確。然后點擊“下一步”。如訓練的是固定翼飛機，請設置起落架收放開關，若沒有可以選擇跳過，點擊“下一步”繼續(xù)校準。（5）檢查校準效果。如果發(fā)現(xiàn)校準失敗，則需重新校準。如果校準正確點擊“完成”。（6）校準效果檢查完畢，出現(xiàn)如圖所示界面，點擊“下一步”，進入“控制通道設置Wizard”界面（7）進入“控制通道設置Wizard”界面后，出現(xiàn)如圖所示界面，選擇與使用的遙控器控制方式和操作習慣最為接近的一個，點擊“下一步”；如果沒有則不用選擇，直接點擊“下一步”，進入“創(chuàng)建配置文件Wizard”界面。5.創(chuàng)建新的配置文件（1）出現(xiàn)“創(chuàng)建一個配置文件”界面，點擊“下一步”，進入“選擇配置文件名稱”。（2）在此界面可以根據(jù)自己的操控方式及操作習慣輸入新配置文件的名稱，勾選“快速設置”，點擊“下一步”，進入“所有搖桿置于中位”界面。

（3）進入“所有搖桿置于中位”界面，將操作桿、微調等放置中立位置，檢查位置后點擊“下一步”。（4）進入“引擎控制”界面，指示條顯示為“channel3”，,根據(jù)提示將油門的操作桿向上推至頂位，指示條滿格后拉至中位，檢查指示條是否位于中間位置，如若偏移，點擊“重試”。指示條滿格且遙控器回中后指示條居于中位，表示完成設置。點擊“下一步”，繼續(xù)校準。（5）進入“槳距控制”界面，指示條顯示為“channel3”。這里指的是直升機槳距設置。同樣根據(jù)提示將油門的操作桿向上推至頂位，指示條滿格后拉至中位，檢查指示條是否位于中間位置，如若偏移，點擊“重試”。指示條滿格且遙控器回中后指示條居于中位，表示完成設置。點擊“下一步”，繼續(xù)校準。若為固定翼槳距，則跳過槳距設置，直接進入“下一步”。（6）進入“方向舵控制”界面，指示條顯示為“channel4”。將方向舵操作桿向右打到頂位，指示條滑至最右側，則表示設置成功，操作桿回中，點擊“下一步”。（7）進入“升降舵控制”界面，指示條顯示為“channel2”。將升降舵的操作桿推至最高位置，指示條滑至最左側，則表示設置成功，操作桿回中，點擊“下一步”。（8）進入“副翼舵控制”界面，指示條顯示為“channel1”。將副翼舵的操作桿向右打到頂位，指示條滑至最右側，則表示設置成功，操作桿回中，點擊“下一步”。（9）進入“收放起落架”界面，此界面為固定翼及多旋翼可收放式起落架功能設置，可以撥動想用來控制這一功能的撥桿開關、旋鈕開關或滑塊。設置成功后則彈出“skip”，點擊“skip”進入下一步設置。如若沒有此功能，則直接跳過。（10）進入“襟翼控制”界面，在此界面可設置固定翼的襟翼控制，可以撥動想用來控制這一功能的撥桿開關、旋鈕開關或滑塊。設置成功后則彈出“skip”，點擊“skip”進入下一步設置。如若沒有此功能，則直接跳過。（11）進入“設置完畢”界面，完成模擬器與遙控器協(xié)同工作的各項設置，點擊“完成”。（12）進入“完畢”界面，表示已經成功完成了鳳凰模擬器與新遙控器協(xié)同工作的各項設置，點擊“完成”，關閉本向導，退出遙控器配置。(13)控制通道高級設置設置完成后也可以在“控制通道設置”里進行更加詳細的通道分配設置。依次點擊“系統(tǒng)設置”－“控制通道設置”，選擇已配置完成的遙控器點擊右側“編輯配置文件”，進入通道分配頁面。（1）直升機：選擇直升機AlignT-Rex700E3G。這一款機型較其他機型練習難度稍大，此機型更接近于真實環(huán)境下的純手動飛行模式。功能界面的使用1.機型選擇PhoenixRC模擬器提供的機型有：固定翼、直升機、多旋翼。同種飛行平臺下也有各式各樣的機型，例如固定翼里有：油動固定翼、電動固定翼、兩棲式固定翼、表演固定翼、教練機等。在進行模擬器訓練時可根據(jù)訓練任務自由選擇機型。為了提高練習的質量，推薦以下幾款機型作為模擬機。機型位置：選擇模型--更換模型--Helicopters--EIectric—AlignT-Rex700E3G。（2）多旋翼：選擇多旋翼DJIPhantom。這一款機型最接近真實環(huán)境下的操控模式及無人機運動方向。機型位置：選擇模型--更換模型--Multi-rotors—Electric—DJIPhantom。（3）固定翼：選擇固定翼DesertAircraftExtra。這一款機型是固定翼模擬里的基礎機型，能夠幫助訓練者較快掌握固定翼的飛行技能。機型位置：選擇模型--更換模型--Airplanes--DesertAircraft--Extra。2.場地選擇旋翼類無人機場地選用的是2D地圖，在F3C方框內訓練。如圖1-3所示（1）點擊選擇場地－－更換場地，找到2D地圖并應用。（2）點擊選擇場地－－場地布局－-F3C方框，點擊使用。固定翼無人機可選用3D大地圖進行練習。點擊選擇場地－更換場地，選擇一個3D地圖即可。也可以使用2D地圖。單通道懸停練習在訓練模式下選擇懸停訓練。

3.顯示設置PhoenixRC模擬器可以開啟屏幕顯示，顯示飛行的各種信息，如圖1-4所示。點擊菜單欄里的查看信息－屏幕顯示，可根據(jù)自己的需求設置。在進行旋翼機F3C方框練習時，需要開啟的屏幕顯示有：模擬速度、遙控器、飛行姿態(tài)、飛行信息等基礎信息。在固定翼飛行時一般開啟模擬速度、遙控器、飛行信息、飛行姿態(tài)、航向表等。同時根據(jù)訓練任務的不同設置不同的攝像機視角模式。學習任務2遙控器的介紹與使用知識點1遙控器介紹遙控器是一種控制裝置，用于將手動操縱信號轉換成無線電信號，發(fā)射給受控設備，操縱受控設備按照手動意圖進行運動，也被稱為RC遙控。主要用于視距內駕駛員對無人機的手控操縱。無人機遙控器，是飛手操控無人機的工具。隨著無人機的快速發(fā)展，遙控器也進行了相應的改進，由最初的6通道，發(fā)展到現(xiàn)在的16通道、18通道，根據(jù)飛行器任務性質的不同，遙控器通道的使用也就不同。無論怎么變動，遙控器的主通道依舊是：副翼、升降、油門和方向，其他通道為輔助操縱桿。知識點2搖桿模式在遙控器使用方面有“美國手”“日本手”“中國手”等不同的操控方式。目前的三種操控方式使用最多的是“美國手”，新手可以在嘗試各種操控方式后根據(jù)自己的手感來決定。（1）副翼：用AIL表示作用：控制多旋翼左飛右飛，固定翼橫滾運動。美國手

日本手（2）升降舵：用ELE表示作用：控制多旋翼前飛后飛，固定翼俯仰運動。

美國手

日本手（3）油門：用THR表示作用：控制多旋翼上升下降，固定翼引擎。

美國手

日本手（4）方向：用RUD表示作用：控制方向，使飛行器偏航運動。

美國手

日本手美國手和日本手的區(qū)別：美國手是左手上下控制油門，右手上下控制升降。而日本手的油門與升降位置互換，左手上下控制升降，右手上下控制油門。美國手是多旋翼常見的操控方式，也是現(xiàn)在飛手使用較多的操控方式。日本手主要是航模愛好者與固定翼飛手的操控方式。2.輔助操縱桿介紹除主操縱桿外，遙控器上面還有其他輔助通道。如圖1-5所示，這些通道以多種形式存在，如二段撥桿開關、三段撥桿開關、旋鈕、按鍵等，可以根據(jù)不同的任務需要，自定義搖桿功能。無論是大疆遙控器，還是FUTABA，樂迪等遙控器，它們都會帶有三擋撥桿，此開關的功能是轉換飛行模式。一般設置在側方位置，也可以自己選擇其它三擋開關進行通道設置。在剛開始進行無人機實操飛行時，需要由教練帶飛，遙控器上需要選擇一個兩檔撥桿作為主副控控制權切換桿。其他撥桿和旋鈕開關的功能可以根據(jù)自己的需求自定義功能。知識點3操縱方式無人機在空間飛行時，存在六個自由度，分別是：俯仰、橫滾（滾轉）、偏航、前飛后飛、左飛右飛、上升下降。通過使用不同搖桿可以實現(xiàn)不同飛行狀態(tài)。多旋翼、直升機和固定翼的飛行控制不同。1.多旋翼操縱方式

副翼

控制無人機左飛右飛

升降

控制無人機前飛后飛

油門

控制無人機上升下降

方向

控制無人機偏航運動多旋翼是通過改變螺旋槳轉速來改變飛行狀態(tài)的，其升力由螺旋槳轉速提供，在GPS模式下無法完成橫滾運動，小體積穿越機可以完成。2.固定翼操縱方式

副翼

控制機翼實現(xiàn)滾轉運動

升降

控制水平尾翼實現(xiàn)俯仰運動

油門

控制無人機引擎

方向

控制垂直尾翼實現(xiàn)偏航運動

與多旋翼不同，在固定翼中推拉升降，無人機會有明顯的俯仰狀態(tài)變化，會改變飛行高度。而在多旋翼中推拉升降，無人機無明顯高度變化。

3.直升機操縱方式

副翼

控制左右側飛

升降

控制俯仰運動

油門

控制主槳槳距（也稱總距桿）

方向

控制尾槳（方向）直升機的飛行難度是所有構型平臺中最高的，危險系數(shù)高、訓練要求高。知識點4操作規(guī)范第一種：按桿將拇指放在主操縱桿上，食指放在遙控器前面按鈕處，中指、無名指和小指放在遙控器下端持遙控器。如圖1-6所示：第二種：按+扶

雙手水平手持遙控器，將拇指的指肚放在主操縱桿上，食指指肚側按在操縱桿上，中指放在輔助功能開關處。通過拇指帶動操控搖桿移動。如圖1-7所示：第三種：捏桿

雙手水平手持遙控器，拇指的指肚按壓在操縱桿上，食指指肚側在操縱桿上，利用食指緩沖拇指帶動操縱桿的運動，配合拇指作出相應的打桿。如圖1-8所示：打桿過程中，拇指指肚在搖桿正上方，不能用指尖去點桿，操作過程中手指全程不能離桿。壓桿不能太緊，容易錯失感度。也不能過松，容易滑桿。手指自然放于桿上，靠指紋與搖桿的自然摩擦來操作模擬器。

手持遙控器的注意事項：（1）手持遙控器要保證無操控盲區(qū)；（2）在飛行過程中禁止手離桿和彈桿；（3）打桿反應要穩(wěn)準，且快慢自如；（4）空閑手指放在常用撥桿開關處；（5）在練習模擬器時，雙手懸空持遙控器，請勿將遙控器放在桌子上，也請勿將手臂靠在桌子上，為外場飛行養(yǎng)成良好的習慣。學習任務3模擬飛行訓練技能點1單通道懸停單通道懸停：操縱遙控器的某一個通道，將模擬機懸停在一定的范圍內。練習單通道懸停是為了讓初學者盡快掌握遙控器的打桿行程量，以及熟悉無人機機頭在指向各個角度，操縱不同通道時無人機的運動方向。首先選擇需要練習的機型，多旋翼DJIPhantom或直升機AlignT-Rex700E3G，進入訓練模式，選擇懸停練習，如圖1-9所示。如果是選擇直升機AlignT-Rex700E3G，請將模擬速度改為80%。1.副翼單通道懸停

首先選擇對尾訓練，點擊屏幕下方的設置，選擇僅副翼，方向選擇后面，如圖1-10所示，根據(jù)訓練進度切換其他方向。動作要求：操控副翼搖桿控制無人機在屏幕正中間位置，使無人機處于懸停狀態(tài)，機身傾斜角度控制在-10°～10°之間，不能出現(xiàn)左右搖擺情況。依次進行對左、對頭、對右懸停訓練?！静倏匾c】對尾懸停無人機處于對尾懸停姿態(tài)時，飛機向左運動，應向右修正副翼；飛機向右運動時則相反。在修舵過程中需注意行程量的多少，應控制在遙控器刻度的1小格之間。當飛機向左運動，修正副翼向右的舵量偏大時，應及時回正或稍抵左舵進行修正。對左懸停無人機處于對左懸停姿態(tài)時，飛機遠離自己時，應向左修正副翼；飛機靠近自己時，應向右修正副翼。由于變換機頭方向，撥動副翼修正方向時，機身反饋出的運動模式也發(fā)生變化，即機頭朝左時操控副翼，無人機會在操控者的前方前后飛行。對頭懸停無人機處于對頭懸停姿態(tài)時，飛機向左運動，應向左修正副翼；飛機向右運動時則相反。在對頭模式下，向左操縱副翼，飛機會向右運動，與對尾模式操縱方向相反。對頭懸停是模擬訓練中的難點，能夠培養(yǎng)方向感，熟悉飛機在空中的運動姿態(tài)。

對右懸停無人機處于對右懸停姿態(tài)時，此時的飛機不再是左右運動，變換成前后方向的運動，飛機遠離自己時，應向右修正副翼；飛機靠近自己時，應向左修正副翼。

2.升降單通道懸停

點擊屏幕下方的設置，選擇僅升降，方向選擇后面，根據(jù)訓練進度切換其他方向。動作要求：操控升降搖桿，控制無人機在屏幕正中間位置，使無人機處于懸停狀態(tài)，機身傾斜角度控制在-10°～10°之間，不能出現(xiàn)前后搖擺情況。依次進行對左、對頭、對右懸停訓練。【操控要點】在對尾模式下，操縱升降舵向前推桿，無人機將遠離自己，向后拉桿，無人機將靠近自己。對頭模式與之相反。在對左模式下，操縱升降舵向前推桿，無人機將向左運動，向后拉桿，無人機則向右運動。對右模式與之相反。懸停訓練培養(yǎng)飛手對無人機姿態(tài)的判斷和搖桿舵量的控制，是飛手入門的基礎訓練科目。對于初學者來說，在實際飛行中經常出現(xiàn)因方向變化而不敢繼續(xù)做出打桿動作的現(xiàn)象，這是缺乏空間方向感的表現(xiàn)，可以通過模擬器四面懸停來培養(yǎng)空間方向感，這也是最經濟有效的一種方法。技能點2雙通道懸停在熟練掌握單通道懸停訓練后，進入雙通道懸停，雙通道懸停訓練是升降舵與副翼之間的相互配合，培養(yǎng)操控員的反應能力。菜單欄下進入訓練模式，選擇“升降舵＋副翼”，先練習對尾模式，通過操縱升降舵和副翼，進行不同通道之間的連續(xù)壓桿練習，控制飛機穩(wěn)定在一定范圍內。根據(jù)訓練進度切換其他方向。動作要求：判斷無人機的飛行姿態(tài)，根據(jù)飛行姿態(tài)做出打桿判斷并進行打桿修正，將無人機控制在屏幕前方懸停。依次進行對左、對頭、對右懸停訓練?！静倏匾c】觀察飛機姿態(tài)，判斷飛機的運動方向，此時飛機的運動方向并不是水平的，而是傾斜的，這時需要細心觀察，快速判斷飛機向哪一側運動速度快，先進行這一側的修正。例如：在對尾模式下，飛機向右前方偏右飛行時，先向左修正副翼，然后再向后拉桿。在修正過程中不可避免會出現(xiàn)修正過多導致飛機向反方向運動時，應注意修舵過程中及時回舵或向反方向修舵。在進行雙通道練習時需要注意的是少打斜桿，即向斜方向壓桿，當出現(xiàn)向斜方向壓桿時，飛機會運動得更快，不利于懸停。技能點3F3C方框訓練1.F3C方框懸停

F3C方框懸停是在雙通道的基礎上結合油門和方向一起練習的模式，在熟練掌握雙通道懸停訓練后，退出懸停訓練，選擇2D地圖，菜單欄選擇場地－場地布局－-F3C方框，機型建議選擇直升機AlignT-Rex700E3G?？梢栽谄聊伙@示設置里選擇模擬速度、飛行信息等進行輔助練習。動作要求：垂直上升至1米高度，在圓圈區(qū)域內懸停至少30秒，四位懸停，垂直下降。無論機頭指