无人机中的 飞控（Flight Controller） 和 主控（Main Controller） 是两大核心控制系统，分别承担不同功能，共同保障无人机的稳定飞行与智能操作。以下是它们的详细作用与区别：

1. 飞控（Flight Controller）

飞控是无人机的“大脑”，专注于飞行姿态稳定、导航与实时控制。它直接处理传感器数据，并通过算法调整电机转速，确保无人机按指令飞行。

核心功能

• 传感器数据融合
  实时采集并处理来自陀螺仪、加速度计、气压计、GPS/北斗、磁罗盘等传感器的数据，计算无人机的姿态（俯仰、横滚、偏航）、高度、速度、位置等信息。

• 飞行姿态控制
  通过 PID 控制算法 或更先进的算法（如卡尔曼滤波），动态调整电机转速，抵消外界干扰（如风力），保持机身稳定。
  （例如：悬停时自动补偿姿态偏移）

• 导航与路径跟踪
  根据预设航线或实时遥控指令（如上升、前进、返航），结合GPS/视觉定位数据，规划飞行路径并控制无人机按轨迹飞行。

• 安全保护机制

• 低电量自动返航（RTH）

• 避障（通过视觉/雷达数据调整路径）

• 失控保护（信号丢失时悬停或返航）

• 电子围栏（限制飞行区域）

• 通信协调
  与遥控器、地面站、其他模块（如云台、图传、iOSD）交互，传递指令和数据。

硬件组成

• 主处理器（如STM32、ARM Cortex系列）

• 传感器模块（IMU、GPS接收器、气压计等）

• 电调（ESC）控制接口

• 通信接口（UART、CAN、SPI等）

常见飞控型号

• 开源飞控：Pixhawk、ArduPilot、BetaFlight（多用于DIY无人机）

• 商用飞控：大疆A3/N3、零度X4、Freefly Alta（集成度高，适合专业机型）

2. 主控（Main Controller）

主控是无人机的“中央处理器”，负责整体任务调度、高级决策与外部设备管理。在复杂无人机（如工业级、自主飞行机型）中，主控与飞控可能分开；而在消费级无人机中，两者常集成于同一芯片。

核心功能

• 任务规划与执行
  处理用户指令（如航点任务、拍摄指令），协调飞控、云台、相机等子系统协同工作。
  （例如：执行“环绕飞行+拍照”任务时，主控需同步控制飞行路径和云台角度）

• 数据处理与存储

• 记录飞行日志、传感器数据、媒体文件（照片/视频）

• 运行SLAM（即时定位与地图构建）、AI避障等复杂算法。

• 外部设备管理

• 控制云台稳定与相机参数（变焦、快门）

• 管理图传、数传、雷达、激光雷达等外设

• 协调多机编队通信（集群无人机场景）

• 人机交互与通信

• 处理遥控器、地面站、手机APP的指令

• 管理4G/5G、Wi-Fi、无线电等通信链路。

• 能源管理
  监控电池状态，优化功耗分配（如飞行中降低非关键模块的供电）。

硬件组成

• 高性能处理器（如Intel NUC、NVIDIA Jetson，用于AI任务）

• 大容量存储（SD卡、SSD）

• 多协议通信模块（4G、Wi-Fi、CAN总线）

• 扩展接口（USB、HDMI、以太网）

常见主控类型

• 集成式：大疆M300 RTK的“机载计算机”模块

• 独立式：自主无人机常搭载的工控机或嵌入式计算机（如树莓派+飞控）

3. 飞控与主控的协同工作

1. 基础飞行场景（如消费级航拍）：

• 飞控直接处理传感器数据并控制电机，主控功能可能由飞控芯片兼任（如大疆Phantom系列）。

2. 复杂任务场景（如测绘、巡检）：

• 主控负责任务规划与AI分析，生成飞行指令发送至飞控；飞控专注执行具体动作并反馈状态。

协作流程举例（自主巡检无人机）

1. 主控接收任务：“巡检10个风力发电机，拍摄叶片照片”。

2. 主控规划路径，避开禁飞区，通过数传发送航点至飞控。

3. 飞控控制无人机按航线飞行，同时主控同步调整云台角度并触发相机拍照。

4. 飞控实时反馈电池、姿态数据，主控根据剩余电量动态调整任务优先级。

4. 关键区别总结

5. 为何需要两者分离？

• 安全性：飞控专注飞行安全，即使主控故障，仍能保持基础悬停或返航。

• 性能优化：飞控需低延迟，主控需高算力，分离设计避免资源冲突。

• 扩展性：主控可灵活升级（如加装AI模块），不影响飞控稳定性。

6. 常见问题

• Q：所有无人机都有独立的主控吗？
  A：消费级无人机通常将主控功能集成在飞控中；工业级或自主无人机因任务复杂，需独立主控。

• Q：飞控和主控如何通信？
  A：通过串口（UART）、CAN总线或以太网，传递指令与状态数据（如MAVLink协议）。

• Q：DIY无人机如何选择？
  A：入门可选开源飞控（Pixhawk）；若需自主避障或AI功能，需额外搭载主控（如Jetson Nano）。