傳感器是飛行器的“眼睛耳朵”，有了傳感器，纔可以根據控制律對被控對象進行閉環控制。各種各樣的傳感器，滿足了飛行器各式各樣的控制需求。
目錄
筆者用過傳感器有限，使用過的傳感器會詳細一些，沒有使用過或不太瞭解的先佔坑，有機會用到了正在詳細敘述。
1 姿態傳感器
姿態傳感器是飛行器姿態控制的核心，姿態不能收斂，後續的一切都無從談起。姿態傳感器是一類傳感器的統稱，沒有什麼傳感器是會直接告訴你姿態的，姿態必然是通過一系列運算得到的（不包括自帶姿態解算功能的芯片或帶有協處理單片機的模塊）。姿態傳感器主要包括加速度計，陀螺儀，磁力計。根據這些傳感器的數據，通過一定的解算，就可以得到姿態角，目前較爲廣泛使用的算法是四元數變換。
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加速度計
測量傳感器所受加速度在XYZ三軸上的分量。在不受外力的情況下，三軸分量的矢量和就是重力。因此在靜止的情況下，可以通過加速度計的讀數估計出傳感器目前相對地面的位置。
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陀螺儀
測量傳感器在XYZ三軸軸向的旋轉角速度，這類傳感器是動態控制的關鍵，因爲傳感器在發生轉動的時候纔會有非零的讀數，四旋翼飛行器的姿態控制在一般要求下要求俯仰和橫滾角角速度爲0，就是通過陀螺儀實現的。
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磁力計
測量空間地磁場在XYZ三軸的分量，磁力計對於飛行器的航向控制的抗漂移非常關鍵，陀螺儀和加速度計的數據融合，陀螺儀負責積分得到轉過角度，加速度計通過重力分量糾偏，抑制數據漂移，可以較好的估計出俯仰和橫滾的角度，而航向角所在平面與大地平行，加速度計無法參與糾偏。這時候就需要磁力計提供的地磁場方向來觀測航向，從而抑制航向的漂移。
筆者用過的傳感器有MPU6050（一款六軸姿態傳感器，模塊很便宜，實質是加速度計+陀螺儀）、MPU9250（一款九軸姿態傳感器，實質是加速度計+陀螺儀+磁力計），HMC5983(一款磁力計，已經停產，比較貴。但是穩定且好用)。
2 距離傳感器
距離傳感器測量反射面與傳感器之間的距離，在飛行器控制中主要用來避障和定高。根據原理可以分爲以下幾類：
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超聲波測距傳感器
超聲波傳感器通過發送指定頻率超聲波，根據反射回波與發射的間隔時間，根據超聲波傳播的速度計算傳感器與反射面的距離，這類傳感器價格差異大，測量距離一般在3cm-5m之間，精度在0.5cm左右。此類傳感器要求反射面必須足夠大，且需要光滑。
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ToF激光測距傳感器
通過發射激光，根據光反射回傳感器的時間計算距離，精度較高，一般可達到毫米級。要求反射面較大，且具備反射光的條件（光滑，非透明）。距離在10cm~10m量級。筆者使用的型號有VL53L0X與VL53L1X。
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紅外測距傳感器
實際爲光電對管，其中一隻發射紅外光，另一隻接受發射的紅外光強度，當傳感器與反射面較近時纔可以接受到較強得到反射，因而不能測量精確的距離，一般用作避障的傳感器。
3 氣壓計
氣壓隨着海拔高度變小，通過測量氣壓就可以估算出飛行器當前的高度，氣壓本身隨距離變化較小（在釐米級尺度上），因此受噪聲擾動較爲明顯。目前常見的做法是在氣壓計上蓋一塊海綿充當“硬件低通濾波器”。這類傳感器可以用來做飛行器的定高。
4 空間定位傳感器（GPS/北斗/RTK/UWB）
這類傳感器由於其價格門檻，筆者暫時還沒有接觸到。GPS之類的傳感器用的還是比較多的，值得注意的是定位的穩定性與連接到的衛星數量相關，一般在室外使用較多，因爲在室內往往搜星的數量較少。而UWB之類的傳感器則不受此限制，可以用做室內的定位。RTK的精度可以達到釐米級，UWB的精度大約在10cm左右，目前主要的問題還是比較貴，和RTK一樣，精度可以通過堆基站數量的方法解決（同時意味着採樣率的下降和價格的上升）。
5 光流傳感器
光流傳感器的原理和光電鼠標類似，不過特殊的透鏡使得其可以在較遠的距離上工作，其主要測量參數爲傳感器視界內畫面的移動速度。因此可以用來做飛行器的定點，其侷限主要來自光流算法遵循的亮度平滑假設，此外還有孔徑問題。所以要求光流傳感器指向的平面要有一定的紋理，且明暗變化儘可能緩慢。這些侷限的距離描述和原因可以參考我的另一篇博文：光流法的過去，現在和發展趨勢。
6 視覺傳感器
視覺傳感器能做的非常多，視覺傳感器之所以如此出衆，與其龐大的數據量有關。在機器學習的加持下，衍生出許許多多的功能，諸如人物追蹤，視覺導航等，目前有一款開源的嵌入式圖像處理模塊OpenMV做的不錯，可以通過MicroPython做一些簡單的圖像處理功能。而且其生態做的不錯，IDE帶有大量的例程可供開發。筆者也參考其開源的原理圖設計過一款輕量級的圖像傳感器，之後如果能穩定運行，筆者會開一篇教程介紹。
7 激光雷達
激光雷達很貴，其通過高速旋轉的激光測距陣列獲得一個圓柱形視角內的距離信息，筆者認爲，激光雷達作爲飛行器的傳感器是一種赤裸裸的土豪行爲（無貶義），目前國外的幾個團隊（瑞士蘇黎世大學，明尼蘇達大學MARS實驗室）做的很好，主要是通過SLAM（同步定位與地圖構建）技術做自動導航。不得不承認這是一項很有前景的技術。
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