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内容简介

　　《微型飞行器系统技术》从系统的角度，介绍了新概念微型飞行器技术的发展和类型，重点阐述了微型飞行器系统的组成，不同类型的固定翼、扑翼和旋翼微型飞行器的布局与结构设计技术，微型飞行器的动力与能源技术，微型传感器技术，飞行控制与导航技术，信息传输技术，视觉系统与视觉导航技术，以及系统的地面装置和飞行试验技术。书中大部分内容是作者团队十几年来研究微型飞行器系统技术的总结、心得和经验。
　　《微型飞行器系统技术》系统性强，具有较高的实用参考价值。
　　《微型飞行器系统技术》可作为从事飞行器研究与应用人员的参考书，也可作为航空与微系统专业的本科生、研究生和航空爱好者的学习参考书。

作者简介

　　昂海松，男，1947年2月出生，南京航空航天大学教授、博士生导师。曾任航空宇航学院院长，现任航空工程国家实验教学中心主任、微型飞行器研究中心主任，兼任中国航空学会理事、中国航空学会总体专业分会委员、无人机与微型飞行器专业委员会委员，全国高校航空航天类专业教学指导委员会委员，《无人机》期刊编委。获得国家科技成果和国家教学成果多项，获国家教学名师、全国模范教师、享受国务院政府特殊津贴专家、国防科工委有突出贡献专家、中国航空工业有突出贡献专家、省五一劳动奖章、南京市“十大科技之星”等荣誉。

内页插图

目录

第1章 微型飞行器系统的概念与用途
1．1 微型飞行器概念的提出
1．2 微型飞行器系统的概念
1．3 微型飞行器系统的用途
1．4 微型飞行器系统的发展

第2章 微型飞行器系统的组成与总体要求
2．1 微型飞行器系统的组成
2．1．1 微型飞行器系统的组成结构
2．1．2 微型飞行器平台内部系统组成
2．2 微型飞行器的分类
2．2．1 微型飞行器的分类定义与特点
2．2．2 现有微型飞行器的划分归类
2．3 微型飞行器系统的总体要求
2．3．1 微型飞行器的技术要求
2．3．2 微型飞行器系统的协调与优化
2．3．3 微型飞行器系统的研制过程

第3章 微型飞行器系统的空中平台
3．1 固定翼微型飞行器布局与结构
3．1．1 低雷诺数的机翼平面形状
3．1．2 固定翼微型飞行器布局设计
3．1．3 固定翼微型飞行器结构设计
3．2 扑翼微型飞行器布局与结构
3．2．1 扑翼微型飞行器的基本特点
3．2．2 单对扑翼微型飞行器布局与结构
3．2．3 双对扑翼微型飞行器布局与结构
3．2．4 变体扑翼微型飞行器布局与结构
3．3 旋翼微型飞行器布局与结构
3．3．1 旋翼微型飞行器的基本特点
3．3．2 单旋翼微型飞行器布局与结构
3．3．3 双旋翼微型飞行器布局与结构
3．3．4 多旋翼微型飞行器布局与结构

第4章 微型飞行器系统的动力与能源技术
4．1 微型飞行器对动力的要求
4．2 微型飞行器的动力装置
4．2．1 微型电动机
4．2．2 适于MAV的其他发动机
4．3 微型无刷电动机的控制
4．3．1 无刷电动机控制硬件设计
4．3．2 无刷电动机控制软件设计
4．4 微型飞行器的动力匹配
4．4．1 微型电动机与螺旋桨匹配的基本原则
4．4．2 微型电动机与螺旋桨匹配的试验技术
4．5 微型飞行器的能源装置
4．5．1 聚合物锂电池
4．5．2 微型低温电池
4．5．3 微型燃料电池
4．5．4 微型结构电池

第5章 微型传感器技术
5．1 微型传感器与MEMS技术
5．1．1 微型传感器类型
5．1．2 MEMS技术的特点
5．1．3 MEMS加工技术
5．2 适于微型飞行器的微机电传感器
5．2．1 MEMS陀螺
5．2．2 MEMS加速度计
5．2．3 微型磁强计
5．2．4 微型气压高度计
5．2．5 微型气压速度计
5．2．6 微型卫星导航接收机
5．3 微型传感器误差的分析与建模
5．3．1 微型传感器误差的一般分析方法
5．3．2 MEMS陀螺非随机误差分析与建模
5．3．3 MEMS惯性传感器测量单元的随机误差特性分析与试验
5．4 多传感器的信号处理
5．4．1 微型惯性传感器信号滤波处理
5．4．2 MEMS惯性传感器组合测量单元的减震设计
5．4．3 微型飞行器传感器信号的系统级卡尔曼滤波
5．4．4 微型飞行器传感器系统仿真技术

第6章 微型飞行器飞行控制与导航技术
6．1 微型飞行器的飞行力学
6．1．1 微型飞行器的飞行力学特点
6．1．2 常用坐标系定义及转换
6．1．3 微型飞行器飞行动力学方程
6．1．4 微型飞行器飞行运动学方程
6．1．5 微型飞行器飞行力学的非线性问题
6．2 微型飞行器的飞行稳定性和导航控制
6．2．1 微型飞行器的增稳控制
6．2．2 微型飞行器的姿态控制
6．2．3 微型飞行器的轨迹控制
6．2．4 MEMS微捷联惯性导航系统
6．2．5 微型飞行器组合导航系统研究
6．2．6 微型飞行器的航迹规划
6．3 微型飞行控制系统硬件设计
6．3．1 微型自主飞行控制硬件系统
6．3．2 微型自主飞行控制器的接口驱动
6．3．3 微型自主飞行控制器硬件系统的电磁兼容设计
6．4 微型飞行器智能控制技术
6．4．1 微型飞行器控制的特点
6．4．2 微型飞行器的模糊控制技术
6．4．3 微型飞行器的神经网络动态逆控制技术
6．4．4 微型飞行器阵风减缓控制技术
6．5 不同类型微型飞行器的控制技术
6．5．1 固定翼微型飞行器的控制技术
6．5．2 扑翼微型飞行器的控制技术
6．5．3 旋翼微型飞行器的控制技术

第7章 微型飞行器信息传输系统
7．1 信息传输系统的组成与功能
7．1．1 机载信息传输模块功能
7．1．2 地面测控装置功能
7．2 机载信息传输分系统设计
7．2．1 测控与信息传输系统
7．2．2 视频采集与图像压缩
7．2．3 压缩视频与遥测数据的复合
7．3 微型飞行器系统地面测控装置硬件设计
7．3．1 地面测控系统组成
7．3．2 地面测控装置硬件设计
7．4 微型飞行器系统地面测控装置软件设计
7．4．1 地面测控装置的设备驱动
7．4．2 地面测控装置软件流程

第8章 微型飞行器的视觉系统与自主避障导航技术
8．1 视觉图像采集与转台控制
8．1．1 微型摄像机技术
8．1．2 微型摄像机转台控制技术
8．2 微型飞行器系统的视频图像的传输与处理
8．2．1 微型飞行器系统的视频图像的数据压缩
8．2．2 微型飞行器系统的视频图像的传输
8．2．3 视频图像的稳像预处理技术
8．3 微型飞行器的目标特征跟踪
8．3．1 序列图像中特征的提取和追踪
8．3．2 序列图像中边缘的提取与追踪
8．3．2 微型飞行器的目标特征跟踪技术
8．4 微型飞行器系统的视觉导航技术
8．4．1 微型飞行器视觉导航概念
8．4．2 微型飞行器运动参数估算
8．4．3 基于INS／Vision技术的微型飞行器组合导航方法
8．5 全自主识别环境避障控制飞行技术
8．5．1 自主识别环境和避障飞行控制模式
8．5．2 自主识别环境和避障飞行控制方法
8．6 微型飞行器系统的其他任务装置

第9章 微型飞行器的飞行试验技术
9．1 微型飞行器飞行试验的要求与程序
9．1．1 微型飞行器飞行试验的要求
9．1．2 微型飞行器飞行试验的程序
9．2 微型飞行器飞行试验的仿真
9．2．1 微型飞行器飞行试验的仿真系统结构
9．2．2 微型飞行器飞行试验非线性模型的仿真
9．3 微型飞行器飞行试验的测试方法和测试内容
9．3．1 微型飞行器飞行试验的测试方法
9．3．2 微型飞行器飞行试验的测试内容

参考文献
结束语

前言/序言

　　自20世纪90年代正式提出微型飞行器（MAV）概念以来，鉴于其体积小、重量轻、隐蔽性好、灵活性强等特点，微型飞行器已经从大量以遥控飞行为主的新形式设计探索向实用性系统研制发展。
　　微型飞行器虽然小，但“麻雀虽小，五脏俱全”，常规无人机所具备的分系统在微型飞行器系统中基本都具备。然而，微型飞行器系统的各分系统和设备要比常规无人机小得多，由于微小尺寸和重量的限制，对飞行器结构、动力、能源、飞行控制、信息传输和任务设备的设计，需要进行“革命性”的微型化，如用硅片制成的MEMS（Micro Electromechanical System）传感器和集成电路。微小尺寸飞行器在空气动力方面还具有低雷诺和非定常等特性，为此一个新的名称“MAV”就从常规的无人机UAV中脱颖而出。
　　微型飞行器因其制作方便，还为新型飞行器探索提供了便利的试验途径，如为仿生飞行器、变形飞行器的创新研究提供了广阔的园地。例如，仿鸟扑翼飞行器就是首先从微型飞行器实现飞行成功。微型飞行器本身在运用前景方面也有许多特殊用途，如超近距离的探察、单人携带、无噪声、群集使用、入室飞行、适于城市环境等，因而微型飞行器在系统设计上有许多不同于一般飞行器之处。目前，微型飞行器系统技术正越来越受到各国的重视。
　　自1999年“微型飞行器研究中心”成立以来，我们在探索微型飞行器技术理论的同时，时间投入在实际微型飞行器的系统设计、系统研制和试验研究上。在研制的数十种微型飞行器的基础上，我们想把多年积累的研究心得和经验作一个小结，同时部分吸收国外研究成果，编著成这本《微型飞行器系统技术》，希望能促进微型飞行器系统技术的发展。
　　本书力求反映目前微型飞行器系统发展的技术水平、应用功能和发展方向。全书主要由以下几部分组成：第1、2章是微型飞行器系统的用途与组成；第3章微型飞行器系统的空中平台，介绍了我们研制的多种特殊布局和结构的微型飞行器；第4章微型飞行器系统的动力与能源技术，重点介绍微型无刷电动机及其控制的设计、微型电机与螺旋桨的匹配，以及特种微型电源；第5章微型传感器技术，重点介绍我们在MEMS误差分析、建模和标定技术方面的研究成果；第6章微型飞行器飞行控制与导航技术，重点介绍在非线性动力学、基于MEMS的微型控制系统设计、智能控制技术等方面的研究成果；第7章微型飞行器信息传输系统，重点介绍信息传输系统的硬软件设计；第8章微型飞行器的视觉系统与自主避障导航技术，重点介绍视觉导航技术和自主避障控制技术；第9章介绍微型飞行器的飞行试验技术。

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