3本 四旋翼无人飞行器设计+四旋翼飞行器快速上手+多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈志旺，冯新宇，范红刚，辛亮，林庆峰 ... 著

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• 四旋翼
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• 开发
• DIY
• 航模
• 无人飞行器
• 技术

店铺： 湖南弘道图书专营店

出版社： 电子工业出版社 ，

ISBN：9787121325489

商品编码：25041442612

包装：平装

开本：16

用纸：胶版纸

套装数量：3

正文语种：简体中文

四旋翼飞行器快速上手    49.9元

出版社: 电子工业出版社; 第1版 (2017年9月1日)

平装: 272页

开本: 16

条形码: 9787121325489

商品尺寸: 25.6 x 18.2 x 1.8 cm

商品重量: 499 g

本书系统介绍了动手制作（DIY）一个微型四旋翼飞行器的理论知识及实践方法，主要目的是使读者熟悉并掌握四旋翼飞行器的飞行控制及组装原理，熟悉并掌握航电设备的使用。本书以四旋翼飞行器涉及的嵌入式系统基本概念、原理、定律和嵌入式系统软/硬件开发方法为主线，以“实际、实用、实践”为原则，淡化理论深度，突出工程应用，构建科学、协调、可操作的内容体系，知识结构合理，注重课程交叉，及时引入课程最新发展成果。

四旋翼无人飞行器设计(清华开发者书库)     39.0元

出版社: 清华大学出版社; 第1版 (2017年6月1日)

平装: 128页

开本: 16

条形码: 9787302467359

商品尺寸: 23.6 x 18.4 x 0.8 cm

商品重量: 259 g

四轴飞行器是一种无人飞行器，也是一种智能机器人，“四轴”指飞行器的动力由4个旋翼式的飞行引擎提供。人们对于四轴飞行器的研究、商用领域都有涉及。近几十年来，随着现代控制理论与电子控制技术的发展，运用现代控制技术，使用电机代替油动力引擎进行四轴飞行器控制研究。本书利用主流控制器STM32系列微处理器平台，从设计的方案论证、器件选型、代码调试的全过程对四轴飞行器设计透彻细致地讲解，读者可以根据书中给出的电路和代码自行设计。本书可作为电子、通信及控制等相关专业的参考书，也可以作为相关技术人员的技术参考书。

多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南    69.0元

出版社: 清华大学出版社; 第1版 (2017年8月14日)

平装: 356页

开本: 16

条形码: 9787302472568

商品尺寸: 25.4 x 18.4 x 1.8 cm

商品重量: 422 g

随着集成电路、微控制器以及微机电技术的发展，多旋翼无人飞行器的控制技术得到了蓬勃的发展。随着大疆、派诺特、3DR等国内外一系列无人机公司推出针对普通大众的消费级无人机产品，无人机作为一个普通消费应用也得到了大众的认可和接受，越来越多的工程技术人员将多旋翼无人飞行器作为一个经典的控制系统来进行学习和研究。本书主要围绕多旋翼无人机的飞控系统设计，从嵌入式的基础知识开始，深入浅出地介绍了无人机的基本知识和硬件构成，重点介绍了无人机的飞控系统原理、基础和开发流程，针对飞行器系统的状态解算介绍了几种不同的解算方法，并给出相应的实际代码例程。本书从各方面对无人机系统的设计进行阐述，并提供了最前沿的知识和信息，既有初学者希望了解的基础知识，也有行业研究者所希望深入了解的算法分析，以及室内定位SLAM原理等。

除了正文部分，本书还提供了丰富的附录，包括四旋翼无人机的组装、无刷电机与电调的相关知识、无人机实验室的相关研发调试设备，以及业界流行的开源飞控的相关知识，甚至包括无人机的相关应用，让读者能够更全面地熟悉和了解整个无人机行业的生态系统。

本书特别适合作为高等院校自动化、计算机、电子工程等相关专业“多旋翼无人飞行器设计”课程的教材，也可供从事嵌入式系统开发与应用的工程技术人员参考。

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《四旋翼飞行器快速上手》

本书系统介绍了动手制作（DIY）一个微型四旋翼飞行器的理论知识及实践方法，主要目的是使读者熟悉并掌握四旋翼飞行器的飞行控制及组装原理，熟悉并掌握航电设备的使用。本书以四旋翼飞行器涉及的嵌入式系统基本概念、原理、定律和嵌入式系统软/硬件开发方法为主线，以“实际、实用、实践”为原则，淡化理论深度，突出工程应用，构建科学、协调、可操作的内容体系，知识结构合理，注重课程交叉，及时引入课程*发展成果。

作者简介

陈志旺博士，燕山大学副教授、硕导，主要从事预测控制、智能控制、嵌入式系统研发等方向的教学与科研工作，大学生创新性实验计划"嵌入式电动四旋翼飞行器的设计及实现”"嵌入式四旋翼飞行器自主飞行的设计及实现”指导教师，指导学生完成的"新型自适应四旋翼飞行器”获第12届"挑战杯"全国大学生课外学术科技作品竞赛奖。

目 录

第1章 绪论

1.1 飞行器分类 

1.2 无人机的概念 

1.3 无人机自主飞行

1.3.1 自主飞行概念 

1.3.2 无人机自主控制等级 

1.3.3 无人机模块化结构 

1.4 国际空中机器人大赛

1.5 开源飞控

1.6 飞行器控制涉及的知识

第2章 空间坐标系及姿态角描述 

2.1 满足右手定则的坐标系

2.2 方向余弦阵

2.2.1 二维坐标旋转 

2.2.2 三维坐标旋转

2.3 欧拉角

2.4 由等效旋转矢量到四元数

2.4.1 向量点乘和叉乘 

2.4.2 等效旋转矢量 

2.4.3 复数形式四元数 

2.5 四元数、欧拉角以及方向余弦阵对比

第3章 四旋翼飞行器数学模型

3.1 飞行要素 

3.1.1 大气飞行环境

3.1.2 伯努利定理

3.1.3 固定翼飞机的平飞

3.2 四旋翼飞行器的飞行原理 

3.3 四旋翼飞行器的数学模型 

3.3.1 数学模型概述

3.3.2 建模假设条件

3.3.3 动力子系统建模

3.3.4 动力学模型

3.3.5 运动学模型

3.3.6 模型的简化

3.4 四旋翼飞行器的特点 

第4章 传感器及姿态角测量

4.1 基本概念 

4.2 MEMS 

4.3 陀螺仪 

4.3.1 机械陀螺仪原理

4.3.2 MEMS陀螺仪

4.3.3 ITG3200应用

4.4 加速度计 

4.4.1 加速度计原理

4.4.2 LIS3VDQ结构

4.4.3 加速度计标定

4.5 磁罗盘 

4.5.1 磁罗盘原理

4.5.2 磁罗盘LSM303DLH

4.5.3 磁罗盘标定

4.6 GPS 

4.7 姿态角测量公式 

4.7.1 俯仰角和滚转角测量

4.7.2 偏航角测量

第5章 卡尔曼滤波

5.1 线性系统状态能观 

5.2 卡尔曼滤波原理 

5.2.1 数学基础

5.2.2 卡尔曼滤波算法

5.2.3 卡尔曼滤波案例1

5.2.4 卡尔曼滤波案例2

5.2.5 参数分析

5.2.6 扩展卡尔曼滤波

5.3 卡尔曼滤波在姿态解算中的应用 

5.3.1 四元数微分方程

5.3.2 状态模型

5.3.3 测量模型

5.3.4 卡尔曼滤波算法步骤

5.3.5 四旋翼姿态解算代码实现

第6章 动力系统

6.1 电动机 

6.1.1 有刷电动机

6.1.2 空心杯电动机

6.1.3 无刷电动机特点

6.1.4 无刷电动机结构

6.1.5 无刷电动机工作原理

6.1.6 无刷电动机参数

6.2 电调 

6.2.1 电调功能

6.2.2 电调原理

6.2.3 电调参数

6.3 电池 

6.3.1 锂电池简介

6.3.2 电池参数

6.3.3 电池使用注意事项

6.4 螺旋桨 

6.4.1 螺旋桨的作用

6.4.2 螺旋桨的分类

6.4.3 螺旋桨的参数

6.5 导线 

6.6 机架 

第7章 嵌入式主控系统

7.1 微型计算机的组成 

7.2 CM3体系结构

7.3 CM3寄存器 

7.4 STM32的存储结构 

7.4.1 总线接口

7.4.2 CM3存储器组织

7.4.3 STM32存储器映射

7.4.4 大端和小端

7.4.5 字节对齐

7.4.6 动态内存

7.5 ARM指令集 

7.6 STM32F1和STM32F4的区别 

7.7 STM32的选型 

7.8 嵌入式系统分层结构 

第8章 PID控制算法

8.1 控制的基本过程

8.2 四旋翼飞行器PID控制器原理

8.2.1 PID控制基本理论

8.2.2 控制规律的选择

8.2.3 四旋翼飞行器的串级PID控制

8.3 PID参数整定

8.3.1 PID参数对系统性能的影响

8.3.2 参数整定基本概念

8.3.3 单环PID参数整定

8.3.4 串级PID参数整定

第9章 嵌入式操作系统

9.1 操作系统基本概念

9.1.1 操作系统功能

9.1.2 操作系统工作过程

9.1.3 前后台系统

9.1.4 实时操作系统

9.1.5 通用操作系统与实时操作系统的比较

9.2 飞行器与操作系统

9.3 操作系统中的任务

9.3.1 任务的特性

9.3.2 多任务的实现

9.3.3 任务划分的目标

9.4 FreeRTOS操作系统简介

9.5 FreeRTOS中的任务管理

9.5.1 FreeRTOS中的任务

9.5.2 相对延

9.5.3 绝对延

9.6 FreeRTOS中的互斥信号量

9.6.1 互斥信号量的概念

9.6.2 互斥信号量的应用

9.7 FreeRTOS中的任务通信

9.7.1 队列概念

9.7.2 队列通信案例

9.8 飞控操作系统中的任务及其通信

第10章 无线通信

10.1 无线通信原理

10.2 无线电波

10.2.1 无线通信按频率分类

10.2.2 2.4GHz无线技术简介

10.2.3 2.4GHz无线通信扩频技术

10..2..4 2.4GHz无线技术特点

10.3 手持遥控器工作原理

10.3.1 发射机

10.3.2 接收机

10.3.3 设备使用中需注意的问题

10.4 飞行器的其他无线通信

第11章 飞手实训

11.1 无人机就业职位要求

11.2 飞手练习方法

11.3 民用无人机空中交通管理办法

11.4 飞行时的注意事项

11.4.1 人

11.4.2 机

11.4.3 环境

11.5 飞行器检修及保养

附录A 椭球相关程序

附录B 卡尔曼滤波代码

附录C PID参数对系统性能影响试验代码

参考文献

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编辑推荐

本书系统论述了四旋翼飞行器的基本原理，基本控制方法，本书从四旋翼飞行器的遥控器设计、四旋翼飞行器核心板设计以及陀螺仪、气压计等相关电路的设计和原理讲解，从零开始一点一点实现四旋翼飞行器的设计，同时还给出了上位机的软件代码，项目都提供了全部源代码，可直接拿来二次开发，用于课程设计或科研项目。本书配套提供了全部设计源代码、设计图纸及演示视频，方便读者学习使用，提供了学习交流QQ群（185156135），欢迎读者参与进来，和广大的STM32爱好者共同学习，及时解决设计中遇到的问题。

作者简介

作者：（中国）冯新宇

冯新宇：从事嵌入式系统项目开发和相关教学工作。曾主持或参与嵌入式相关课题与项目开发20余项；近10年来一直作为指导教师参与全国电子设计大赛、飞思卡尔电子设计大赛、黑龙江省电子设计大赛等工作，所指导的学生多次获得各种赛事重大奖励。个人代表性著作有《ADS2009射频电路设计与仿真》《ARM 9嵌入式开发基础与实例进阶》与《ARM Cortex-M3体系结构与编程》）。

目录

第1章简介

1.1四旋翼飞行器发展历史

1.2四旋翼飞行器的研究现状

1.3四旋翼飞行器的主要应用

第2章四旋翼飞行器的控制原理

2.1四旋翼飞行器的结构

2.2四旋翼飞行器的运动控制方法

2.3四旋翼飞行器各部分的工作原理

2.3.1飞行姿态与升力关系

2.3.2飞行姿态的测量

2.3.3加速度传感器工作原理及角度测量

2.3.4陀螺仪传感器工作原理及角度测量

2.3.5磁力计传感器工作原理及测量方法

2.4姿态解算方法

2.4.1互补滤波算法

2.4.2卡尔曼滤波算法

2.4.3DMP姿态数据获取

2.5PID控制算法

2.5.1PID概述

2.5.2四轴飞行器PID控制器设计

第3章硬件设计

3.1协议预备知识

3.1.1SPI总线

3.1.2I2C总线

3.1.3USART总线

3.2总体设计

3.2.1遥控器电路基本框架

3.2.2飞行器主控电路基本框架

3.3飞行器主控电路最小系统设计

3.3.1基本原理

3.3.2硬件电路设计

3.4姿态传感器模块

3.4.1基本原理

3.4.2硬件电路设计

3.5无线通信模块

3.5.1基本原理

3.5.2硬件电路设计

3.6定高模块

3.6.1超声波定高模块

3.6.2气压计定高模块

3.7电机及驱动模块

3.7.1基本原理

3.7.2硬件电路设计

3.8遥控器模块设计

3.8.1基本原理

3.8.2硬件电路设计

3.9电源模块选择

3.10四轴飞行器的组装

3.10.1电机、浆、电池、机型的相互关系

3.10.2机架的组装

第4章软件设计

4.1软件预备知识

4.1.1刚体的空间角位置描述

4.1.2用欧拉角描述定点转动刚体的角位置

4.1.3四元数

4.1.4控制与滤波算法

4.2主控程序初始化设置及说明

4.2.1SPI的I/O口初始化实现

4.2.2IIC的I/O口初始化实现

4.2.3定时器初始化实现

4.2.4电子调速器初始化实现

4.3姿态传感器软件设计

4.3.1软件设计基本思路

4.3.2DMP 

4.3.3代码实现及解析

4.4气压计软件设计

4.4.1软件设计基本思路

4.4.2代码实现及解析

4.4.3自主高度控制的实现

4.5遥控器软件设计

4.5.1软件设计基本思路

4.5.2无线模块代码实现及解析

4.5.3摇杆代码实现及解析

4.6摄像头软件设计

4.6.1软件设计基本思路

4.6.2摄像头的数据读取

4.6.3摄像头的数据处理

4.7上位机设计

4.7.1帧头检测模块

4.7.23D模型路径模块

4.7.33D模型属性设置模块

4.7.4陀螺仪3D数据显示模块

第5章调试、问题解析及改进方向随想

附录ASTM32F4最小系统电路图

附录B遥控器电路

附录C飞控板连接电路

参考文献

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编辑推荐

本书从嵌入式的基础知识开始，深入浅出地介绍了多旋翼无人飞行器（无人机）的基本设计方法。书中全面论述了无人机的硬件构成、飞控系统原理和开发流程，针对飞行器系统的状态解算给出了几种不同的解算方法，并给出了相应的实际代码。全书从各方面对无人机系统的设计进行了阐述，提供了最前沿的信息，既包括初学者希望熟悉的基础知识，也有研究者希望深入了解的算法分析，以及室内定位SLAM原理等，满足不同层次的读者的学习需求。教学课件（PPT）与相关案例代码可以到清华大学出版社网站本书页面下载。

作者简介

作者：林庆峰

林庆峰 吉林大学交通学院博士毕业，清华大学汽车工程系博士后，密歇根大学访问学者，现任教于北京航空航天大学交通科学与工程学院。主要研究方向为智能汽车、驾驶辅助系统。出版、参编专著与教材多部。

谌利 北京航空航天大学电子信息工程学院硕士毕业，现任职于武汉飞航科技有限公司副总经理，负责领导公司研发团队。主要研究方向为嵌入式微处理器，通信与信息系统。出版《深入浅出Coldfire系列 32位嵌入式微处理器》、《ARM 认证工程师应试指南》等专著与教材多部。

奚海蛟 北京航空航天大学电子信息工程学院博士毕业、博士后，武汉飞航科技有限公司创始人。主要研究方向为飞行器仿真、嵌入式与物联网技术。曾获首届中国航空创业大赛一等奖、中国航空创新创业大会优秀奖等多项奖励，出版物联网、嵌入式技术等等专著与教材10余部。

目录

目录

第1章多旋翼无人机基础知识

1.1无人机的介绍

1.2无人机的分类与管理

1.3无人机与航空模型的区别

1.4多旋翼无人机的发展历史

1.5多旋翼无人机的组成

1.5.1机架系统

1.5.2动力系统

1.5.3动力电源与充电系统

1.5.4电子调速器

1.5.5飞行控制系统

1.5.6遥控器和遥控接收机

1.5.7遥测链路数传系统

1.5.8光流定位系统

1.5.9全球卫星导航系统

1.5.10高度计

1.5.11导航系统

1.5.12无线图传系统

1.5.13地面站控制系统

1.5.14任务载荷云台和摄像头

1.5.15避障系统

1.5.16虚拟现实和增强现实系统

1.6多旋翼飞行器的结构和飞行原理

1.6.1多旋翼飞行器的机身布局

1.6.2多旋翼飞行器的旋翼结构

1.6.3多旋翼飞行器的飞行原理

1.6.4多旋翼的优缺点

1.7开源飞控简介

第2章飞行控制系统核心硬件

2.1ARM Cortex�睲4架构

2.1.1ARM内核

2.1.2Cortex�睲4内核

2.1.3以ARM Cortex�睲4为核心的微控制器

2.2STM32F4系列微控制器

2.3飞行控制系统硬件架构设计与原理

2.3.1遥控接收机接口

2.3.2电调输出接口

2.3.3传感器接口

2.3.4GNSS接口

2.3.5SWD调试口

2.3.6超声波接口

2.3.7系统供电

2.3.8遥测数传

2.3.9其他功能和扩展接口

2.4“光标”飞控PCB的布局设计

2.5飞控系统硬件设计注意事项

第3章嵌入式实时操作系统和FreeRTOS

3.1实时操作系统简介

3.1.1实时操作系统的定义

3.1.2实时操作系统的特征

3.2实时操作系统在飞控系统中的重要性

3.3FreeRTOS实时操作系统

3.3.1FreeRTOS简介

3.3.2FreeRTOS的特点

3.3.3FreeRTOS架构概述

3.4调度策略

3.4.1FreeRTOS支持的调度方式

3.4.2调度器简介

3.4.3抢占式调度器

3.4.4时间片调度器

3.5任务及任务优先级

3.5.1任务和协程(Co�瞨outines)

3.5.2任务状态

3.5.3任务优先级

3.5.4任务优先级分配方案

3.6任务间通信——信号量

3.6.1信号量的概念及其作用

3.6.2FreeRTOS任务间计数信号量的实现

3.6.3FreeRTOS中断方式计数信号量的实现

3.6.4计数信号量API函数

3.7任务间通信—消息队列

3.7.1消息队列的概念及其作用

3.7.2FreeRTOS任务间消息队列的实现

3.7.3FreeRTOS中断方式消息队列的实现

3.7.4消息队列API函数

3.8任务间通信——互斥信号量

3.8.1互斥信号量的概念及其作用

3.8.2优先级翻转问题

3.8.3FreeRTOS互斥信号量的实现

3.8.4互斥信号量API函数

3.9飞控系统的任务规划与5环控制

第4章飞行控制系统的定时器

4.1STM32F407的系统时钟配置

4.1.1STM32F4的系统时钟树

4.1.2STM32F4的系统时钟初始化

4.1.3STM32F4的系统时钟使能和配置

4.2ST微控制器的定时器模块

4.2.1高级控制定时器(Advanced�瞔ontrol Timers)

4.2.2通用定时器(General�瞤urpose Timers)

4.2.3基本定时器(Basic Timers)

4.3任务调度定时器

4.4遥控器PWM编码和定时器输入捕获

4.5电子调试器的输出控制PWM和定时器输出比较模式

第5章飞控系统的传感器

5.1飞控系统的传感器

5.2ST微控制器的I2C驱动

5.2.1I2C简介

5.2.2I2C驱动在STM32中的硬件实现

5.2.3I2C驱动在STM32中的软件实现

5.3加速度计的原理和测量信息

5.3.1加速度计的原理

5.3.2加速度计的测量信息

5.4加速度计原始数据采集、校准和滤波

5.4.1加速度计原始数据采集

5.4.2加速度计校准

5.5陀螺仪的原理和测量信息

5.5.1陀螺仪的原理

5.5.2陀螺仪的测量信息

5.6陀螺仪的原始数据采集、校准和滤波

5.6.1陀螺仪原始数据采集

5.6.2陀螺仪校准

5.6.3加速度计与陀螺仪的滤波

5.7磁力计的工作原理和测量信息

5.7.1磁力计的原理

5.7.2磁力计的测量信息

5.8磁力计的原始数据采集、校准和滤波

5.8.1磁力计原始数据采集

5.8.2磁力计校准

5.8.3磁力计的滤波

5.9超声波传感器简介

5.9.1超声波传感器原理

5.9.2超声波传感器简介

5.10超声波传感器的数据采集驱动和滤波

5.10.1超声波传感器数据采集驱动

5.10.2超声波传感器的滤波

5.11气压传感器简介

5.12气压传感器的数据采集驱动

5.13激光测距测高传感器

5.14视觉传感器

5.14.1光流

5.14.2视觉里程计

第6章状态估计

6.1组合导航

6.2飞行器的坐标系

6.3方向余弦矩阵和欧拉角

6.3.1方向余弦矩阵

6.3.2姿态与欧拉角

6.3.3欧拉角的定轴转动表示矩阵

6.4四元数

6.4.1四元数的定义

6.4.2四元数与旋转的关系

6.5四元数的姿态估计

6.6卡尔曼滤波

6.7扩展卡尔曼滤波

6.8几种算法的总结比较

第7章线性控制系统PID控制算法

7.1控制理论与PID线性控制系统原理

7.1.1比例控制

7.1.2积分控制

7.1.3微分控制

7.2飞控算法PID框架设计

7.3飞控算法外环PID实现

7.4飞控算法内环PID实现

7.5信号滤波

7.5.1移动平滑滤波

7.5.2FIR滤波

7.5.3IIR滤波

7.6PID参数的调试

7.6.1飞控的PID参数

7.6.2调试步骤

第8章油门和高度控制

8.1油门输入曲线

8.2油门解锁功能

8.3油门权重分配和电调输出

8.4高度控制

第9章自主导航系统

9.1自主导航概述

9.2室内定位

9.2.1室内定位技术

9.2.2视觉导航

9.2.3SLAM简介

9.2.4视觉SLAM闭环检测与后端优化

9.3室外GPS定位和NEMA实现

9.3.1GPS定位系统的基本工作原理

9.3.2单点定位

9.3.3相对定位

9.3.4差分定位

9.3.5GPS标准协议NEMA

9.4航路规划

9.4.1航线规划

9.4.2轨迹规划

9.5SINS/GPS组合导航的模型和算法

9.5.1SINS和GPS接收机的误差模型

9.5.2SINS/GPS松组合的状态方程和量测方程

9.5.3SINS/GPS紧组合的状态方程和量测方程

9.5.4方程离散化和卡尔曼滤波

9.6避障系统

9.6.1避障使用的传感器

9.6.2避障算法

9.6.3避障过程中存在的问题

第10章遥测数传通信链路

10.1通用数传模块分类及其性能

10.1.1无人机数传模块简介

10.1.2调制方式的划分

10.1.3传输距离及其影响因素

10.2ST微控制器的串口通信和数传模块硬件接口

10.2.1ST微控制器的串口通信

10.2.2数传模块的硬件接口

10.3简单通信信源编码协议及其实现

10.3.1信源编码

10.3.2串口通信协议

10.4MAVLink协议实现

10.4.1MAVLink协议简介

10.4.2MAVLink数据包结构

10.4.3MAVLink消息帧讲解

10.4.4MAVLink消息帧发送与解析

10.5地面站数据接收与数据解析

10.5.1PC端地面站数据采集与存储

10.5.2Android地面站数据接收

10.5.3Android地面站数据存储与分析

第11章其他辅助功能

11.1参数存储、在线更新与加载

11.2调试LED 

11.3失控保护功能

11.4手机WiFi控制

11.5手机蓝牙控制

11.6第一人称视角FPV控制

11.6.1FPV的定义

11.6.2FPV的设备组成

11.6.3FPV眼镜与VR眼镜的区别

11.7无人机应用领域

11.7.1拍照摄影

11.7.2植保无人机

11.7.3电力巡检

11.7.4环保领域的应用

第12章基于STM32F4的基础程序开发

12.1处理器STM32F4简介

12.1.1系统总线

12.1.2系统接口

12.2开发环境简介

12.2.1软件安装

12.2.2工程创建

12.2.3软件介绍

12.2.4程序调试

12.3STM32固件库

12.3.1固件库介绍

12.3.2固件库移植

12.4LED显示

12.4.1硬件设计

12.4.2软件设计

12.4.3实验现象

12.5USART串口的使用

12.5.1硬件设计

12.5.2软件设计

12.5.3实验现象

12.6ADC模数转换器

12.6.1软件设计

12.6.2实验现象

12.7定时器中断

12.7.1定时器中断的原理

12.7.2软件设计

12.7.3实验现象

12.8FreeRTOS实时操作系统简介

12.8.1FreeRTOS基础应用

12.8.2FreeRTOS实例

12.8.3实验现象

12.9FreeRTOS操作EEPROM

12.9.1程序设计

12.9.2实验现象

12.10FreeRTOS操作MPU6050

12.10.1软件设计

12.10.2实验现象

12.11FreeRTOS操作磁力计

12.11.1软件设计

12.11.2实验现象

12.12FreeRTOS操作气压计

12.12.1软件设计

12.12.2实验现象

附录AF450四旋翼飞行器DIY组装流程

A.1材料清单

A.2焊接电机

A.3机架的安装

A.4飞控模块安装

A.5电调行程校准

A.6电调、遥控接收机、数传模块与飞控的连接

A.7遥控操作说明

A.8图传系统连接

附录B无刷电机与电子调速器介绍

B.1无刷直流电机

B.2电子调速器换相的相关知识

B.3电调启动频率

附录C无人机实验室研发调试设备

C.1FH550四旋翼无人机研发系统

C.2应用级无人机系统

C.3高级航拍数字图传系统

C.4便携式地面测控站系统

C.5高级飞行器3自由度姿态算法验证系统

C.6高级飞行器动力系统扭矩测量系统

C.7高级飞行器动力系统拉力测量系统

C.8微机电传感器测量校准平台

C.9工业级数据处理中心

附录D电子罗盘椭球校准算法代码实例

参考文献

飞越蓝天：多旋翼无人机的世界与未来 本书并非一本关于具体技术手册的集合，而是一次深入的探索，旨在带领读者穿越多旋翼无人机（又称四旋翼无人机）这个日新月异的领域。我们将拂去技术细节的迷雾，聚焦于无人机之所以成为可能、其发展脉络、如今的无限应用，以及我们对其未来发展的畅想。本书将以一种宏观的视角，审视这项正在重塑我们感知世界、改造产业格局、甚至拓展人类活动边界的革命性技术。 一、 穿越时空：无人机技术的萌芽与演进 在深入探讨现代多旋翼无人机的成就之前，我们不妨回顾一下它最初的基因。虽然今天我们熟悉的无人机多以四旋翼形态出现，但无人飞行器的概念早已在航空史上留下了浓墨重彩的印记。从早期依靠无线电遥控的实验性飞行器，到冷战时期用于侦察的固定翼无人机，再到如今我们手中灵活便捷的多旋翼平台，每一次技术的飞跃都凝聚了无数工程师的智慧与汗水。 四旋翼无人机之所以能够异军突起，成为当前多旋翼无人机的主流，得益于其独特的结构优势。不同于传统飞机依赖机翼产生升力，四旋翼无人机通过四个独立旋转的旋翼产生推力，并通过精密的控制算法调整各旋翼的转速，从而实现升降、前进、后退、侧移、转向以及悬停等复杂的飞行姿态。这种“原地起降”和“空中悬停”的能力，使其在狭小空间、复杂地形下的作业能力远超传统飞行器，为无人机技术的普及应用奠定了坚实的基础。 我们还将探讨，是什么样的技术突破，使得曾经只存在于科幻小说中的“飞天之眼”成为现实？这其中，电机效率的提升、电池能量密度的飞跃、传感器技术的微型化与集成化，以及飞控系统的智能化发展，都扮演了至关重要的角色。这些看似独立的领域，在多旋翼无人机的体内交织融合，共同推动了这项技术的腾飞。 二、 无处不在的翅膀：多旋翼无人机的广阔应用场景 一旦理解了无人机的基本原理和发展历程，我们便会惊叹于它如今已渗透到我们生活的方方面面，成为一股不可忽视的力量。本书将聚焦于这些令人振奋的应用，并尝试挖掘其背后的逻辑与价值。 空中之眼，洞察全局： 在摄影与影视制作领域，无人机彻底改变了我们捕捉画面的方式。过去需要昂贵的摇臂、直升机才能实现的宏大镜头，如今通过一架小巧的无人机便能轻松完成，极大地降低了制作成本，拓展了艺术表现的可能性。无论是壮丽的自然风光，还是紧张刺激的动作场面，无人机都带来了前所未有的视觉冲击力。 效率的革命，精准的触角： 在农业领域，无人机正扮演着“空中农夫”的角色。精准喷洒农药、播撒种子、监测作物生长状况，这些曾经耗时耗力、且容易造成农药浪费的工作，如今通过无人机的高效、精准作业得以实现。这不仅提高了农业生产的效率，还减少了对环境的污染，是现代智慧农业的重要组成部分。 安全卫士，无惧风险： 在公共安全与应急救援领域，无人机更是展现出了其独特的价值。在火灾现场，无人机可以提供实时的空中视角，帮助指挥人员判断火势蔓延方向，规划救援路线；在地震、洪涝等灾害发生后，无人机可以快速抵达灾区，进行搜救、侦察、物资投递，为生命救援争取宝贵时间。此外，在边境巡逻、交通监控、环境监测等方面，无人机也发挥着不可替代的作用。 物流新时代，无人机配送： 随着电商的蓬勃发展，物流配送也成为了无人机大展拳脚的舞台。尤其是在偏远地区或交通不便的区域，无人机配送能够极大地缩短配送时间，提高配送效率。虽然目前大规模的无人机配送尚处于探索和试点阶段，但其潜力已然显现，预示着未来物流模式的巨大变革。 科学探索，拓展边界： 在科学研究领域，无人机也为我们提供了新的研究工具。例如，在地理测绘、地质勘探、大气监测、野生动物保护等方面，无人机能够收集到传统方法难以获取的数据，为科学研究提供重要的支撑。 本书将不仅仅列举这些应用，还会尝试分析在不同场景下，多旋翼无人机之所以能够胜任的关键因素，以及它们为各行各业带来的具体变革。 三、 智慧的羽翼：驱动无人机飞行的核心要素（宏观视角） 虽然本书不会深入讲解具体的飞控算法或硬件设计，但理解无人机能够智能、稳定飞行的背后逻辑，对于我们认识这项技术至关重要。 “大脑”的智慧： 飞控系统是无人机的“大脑”，它负责接收来自传感器的数据，并根据预设的程序或指令，精确控制各个旋翼的转速，从而实现稳定飞行和执行任务。我们可以将飞控系统想象成一个高度集成的指挥中心，它不断处理着海量的信息，并作出瞬间的决策。 “感官”的敏锐： 无人机的“感官”主要来自于各种传感器。陀螺仪和加速度计帮助无人机感知自身的姿态和运动状态；GPS接收器提供精确的定位信息；气压计则用于感知高度变化。这些传感器的数据是飞控系统做出正确判断的基础。 “动力”的源泉： 高效的电机和长续航的电池是无人机能够持续飞行的动力保障。随着技术的进步，电机效率不断提升，电池能量密度也在不断增加，这直接影响着无人机的飞行时间和载荷能力。 “沟通”的桥梁： 无人机与地面控制站之间的通信系统，保证了指令的有效传输和数据的及时反馈。稳定、可靠的通信链路是无人机安全执行任务的重要保障。 本书将以一种通俗易懂的方式，介绍这些核心要素是如何协同工作，让无人机拥有“生命”并能够执行复杂任务的。 四、 飞向未来：多旋翼无人机的无限可能 展望未来，多旋翼无人机的发展仍充满了无限的想象空间。 更强的自主性： 随着人工智能和机器学习技术的不断发展，未来的无人机将拥有更强的自主决策能力，能够更智能地识别环境、规划路径，甚至在复杂和动态的环境中独立完成任务。 更长的续航与更高的载荷： 新型电池技术和更优化的动力系统将进一步提升无人机的续航能力和载荷能力，使其能够承担更多样化的任务，例如远距离运输、重型设备吊装等。 更广泛的智能化应用： 从空中巡检到环境监测，再到智慧城市的建设，无人机的智能化应用将更加深入和广泛，成为提升社会运行效率和改善生活质量的重要工具。 人机协作的新篇章： 未来，人与无人机的协作将更加紧密，无人机将成为人类的得力助手，共同完成更具挑战性的任务。 本书旨在引发读者对多旋翼无人机技术的兴趣，认识到它不仅仅是简单的“飞行玩具”，而是正在深刻改变我们生活、工作和认知世界的强大力量。它是一个关于工程、创新、应用与未来的宏大叙事，等待着我们去继续书写。

评分☆☆☆☆☆

第六段： “多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南”这本书，在我对无人机产生更深层次探索欲望时，恰好出现了。它带我进入了无人机“大脑”的世界——飞控系统。我一直好奇无人机是如何做到稳定悬停和精准飞行的，这本书就详细地解释了这一切。从各个传感器的作用（陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计、GPS等）以及它们是如何协同工作的，到传感器数据如何被飞控主板采集、融合和处理，都进行了深入的讲解。让我印象深刻的是，书中对姿态解算和滤波算法（如卡尔曼滤波）的阐述，虽然一开始觉得有点难度，但作者通过大量图示和伪代码，将抽象的数学概念可视化，让我逐渐理解了无人机如何感知自身的状态。书中还详细介绍了PID控制算法在无人机飞行姿态控制中的应用，如何通过调整参数来达到最佳的稳定性和响应速度，这部分内容是真正让我明白无人机“为什么能飞得那么稳”的关键。

评分☆☆☆☆☆

第三段： “多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南”这本书，给我打开了一个全新的世界。我之前对无人机的认知，大概停留在“飞起来”的层面，但这本书却把我带到了更深层次的“大脑”——飞控系统。书中详细讲解了飞控系统的基本架构，包括传感器（陀螺仪、加速度计、气压计、GPS等）是如何工作的，以及它们采集的数据是如何被飞控主板处理的。我花了大量时间去理解卡尔曼滤波、姿态解算等算法，虽然有些地方需要反复推敲，但作者通过大量的伪代码和流程图，将原本复杂的数学模型变得相对容易理解。让我印象深刻的是，书中不仅讲解了理论，还提供了具体的硬件选型建议，包括不同型号的飞控板、STM32微控制器等，并给出了硬件连接和调试的步骤。更让我惊喜的是，书中还深入探讨了PID控制算法在无人机中的应用，如何通过调整P、I、D参数来优化飞行器的稳定性，这部分内容是真正让我理解“无人机为什么能稳定地飞着”的关键。总而言之，这本书为我深入了解无人机“内在”的运行机制提供了宝贵的指引。

评分☆☆☆☆☆

第一段： 对于一个一直以来对无人机技术怀揣着浓厚兴趣，却又苦于无从下手的初学者来说，这套书简直是雪中送炭。我当初选择这套书，主要还是被“四旋翼无人飞行器设计”这个厚重的名字吸引了，总觉得它能给我一个系统性的认知框架。果不其然，翻开第一本，作者就从最基础的空气动力学原理开始讲起，循序渐进地解析了四旋翼的升力、推力、阻力和力矩是如何产生的，以及它们之间的相互作用。这部分内容对我这个工程学门外汉来说，虽然一开始有些挑战，但书中详尽的公式推导和清晰的图解，配合大量的实例分析，让我逐渐理解了不同旋翼角度、转速如何影响飞行姿态。接着，书里深入探讨了机身结构设计，包括材料选择、重心分布、减震措施等，这些细节都直接关系到无人机的稳定性和载荷能力。我还特别惊喜地发现，书中还涉及到了动力系统和电子设备的选择与集成，从电机、电调到电池，作者都给出了非常实用的选型建议和计算方法，这让我对整个无人机“心脏”的运作原理有了更深的认识。而且，很多时候，我看完一个章节，感觉脑海中立刻就能勾勒出无人机各个部件的物理形态和工作流程，这种学习体验是非常畅快的。

评分☆☆☆☆☆

第四段： 一直以来，我对四旋翼无人机的结构原理都有一种朦胧的认识，但总感觉缺乏一个系统的梳理。“四旋翼无人飞行器设计”这本书，就恰好填补了我的这一认知空白。它不像我之前看的一些科普文章那样，只是泛泛而谈，而是深入到每一个细节。我特别喜欢书中关于螺旋桨设计的部分，不仅仅是简单的提及，而是详细分析了不同翼型、桨叶角度和尺寸对效率和噪音的影响，甚至还提到了如何根据电机功率和载荷需求来选择合适的螺旋桨。这让我意识到，看似简单的螺旋桨，其实蕴含着不少工程学的智慧。另外，书中对机身材料的选择也有独到的见解，从碳纤维、塑料到金属，每种材料的优缺点以及在不同部位的应用都有详细的阐述。我还对书中关于减震系统的设计分析印象深刻，它详细解释了为何需要减震，以及如何通过弹簧、橡胶垫等组件来减小地面冲击对飞控系统的干扰。总的来说，这本书就像一个经验丰富的工程师，在我耳边娓娓道来，将复杂的无人机设计过程分解得清晰明了。

评分☆☆☆☆☆

第九段： “多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南”这本书，可以说是为我打开了通往无人机“灵魂”的大门。我一直对无人机是如何实现精确控制和稳定飞行的奥秘感到好奇，而这本书则深入浅出地解答了我的疑问。书中对飞控系统的硬件构成，包括各种传感器（如陀螺仪、加速度计、气压计、GPS）的工作原理和数据输出方式，进行了详尽的介绍。我特别喜欢书中对传感器融合和姿态解算算法的讲解，虽然数学公式不少，但作者通过丰富的图示和通俗的语言，将复杂的概念变得易于理解。例如，书中对卡尔曼滤波的应用阐述，让我逐渐明白无人机是如何在噪声干扰下，依然能够准确地估计自身姿态。此外，书中对PID控制算法的深入剖析，以及如何在无人机飞行控制中进行参数整定，都让我茅塞顿开，真正理解了无人机为何能够如此灵活地响应指令。

评分☆☆☆☆☆

第七段： 当我开始思考如何从一个无人机使用者转变为一个能够理解其内在运作原理的爱好者时，“四旋翼无人飞行器设计”这本书就成为了我的首选。它不仅仅是关于如何组装，更是关于“为什么这样设计”的深刻剖析。我尤其赞赏书中对结构力学方面的讲解，例如机臂的强度设计、重心分布对稳定性的影响，以及减震系统如何保护精密的飞控硬件。这些内容让我对无人机的“骨骼”有了全新的认识。此外，书中还对动力系统的选择和匹配进行了详细的阐述，从电机的KV值、功率，到电调的电流承载能力，再到电池的容量和放电倍率，都给出了非常实用的计算和选型建议。这让我意识到，一个看似简单的飞行器，其背后的设计考虑是多么周全。书中还涉及到了气动外形的优化，虽然我不是专业人士，但通过书中对阻力、升力等概念的介绍，我也能大致理解不同外形设计对无人机性能的影响。

评分☆☆☆☆☆

第二段： “四旋翼飞行器快速上手”这本书，完全满足了我想要尽快体验无人机飞行的迫切需求。拿到手里，我本以为会是一些枯燥的理论讲解，没想到内容非常接地气。从无人机的基本结构、各个组件的功能介绍，到遥控器的操作讲解，都写得非常细致。特别是遥控器的各个摇杆、按键的含义和操作手法，书中用图文并茂的方式进行了详细说明，甚至还列举了一些初学者容易犯的错误以及对应的纠正方法，这让我觉得非常贴心。更让我惊喜的是，书中关于飞行前的检查清单、起飞和降落的技巧，都分解成了几个简单易懂的步骤。我按照书中的指导，第一次在空旷的场地尝试飞行，虽然一开始有些磕磕绊绊，但很快就掌握了基本的悬停和前进后退。书中还强调了飞行安全的重要性，包括飞行空域的选择、天气条件的判断、电池管理的注意事项等，这些都是我之前从未考虑过的，但对于保障飞行安全至关重要。我觉得这本书最大的价值在于，它能帮助新手快速建立起对无人机的信心，并且避免走弯路，让我在短时间内就能享受到飞行的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

第十段： 总的来说，这三本书构成了一个非常完整的无人机学习体系。如果说“四旋翼无人飞行器设计”给了我一个宏观的鸟瞰视角，让我了解无人机的整体构成和设计理念；那么“四旋翼飞行器快速上手”就为我提供了实践的敲门砖，让我能够安全、快速地体验到飞行的乐趣；而“多旋翼无人飞行器嵌入式飞控开发指南”，则是我深入探索无人机内在运作机制的“黑箱”。我特别喜欢“设计”这本书中对各种材料选择和结构强度的分析，以及对动力系统匹配的建议，这让我对无人机制造的严谨性有了更深的认识。而“上手”这本书，则教会了我如何去“驾驶”无人机，并且强调了安全飞行的重要性，这对我这样的新手来说至关重要。最后，“开发指南”则为我打开了更广阔的视野，让我开始思考无人机的智能化和自主化，以及背后的软件和算法是如何实现的。这套书的内容衔接得非常好，层层递进，非常适合不同阶段的无人机爱好者。

评分☆☆☆☆☆

第八段： 对于像我这样，第一次接触无人机，并且希望能够迅速上手体验飞行乐趣的人来说，“四旋翼飞行器快速上手”这本书无疑是我的福音。我之前对无人机都是通过视频或文章了解，总觉得操作起来会非常复杂。但这本书从最基础的部件介绍，到遥控器的每一个按钮、拨杆的功能，都写得非常清晰易懂，甚至还配有大量的实操图片，让我有一种手把手的教学感觉。最让我感到惊喜的是，书中对于飞行前检查、起飞、悬停、转弯、降落等关键飞行步骤，都进行了非常详细的分解，并且提供了许多实用的技巧和注意事项。我按照书中的指导，在安全的场地进行了第一次试飞，之前担心的手忙脚乱的情况并没有出现，我很快就掌握了基本的飞行姿态和控制方法，甚至还能实现平稳的悬停。书中对于飞行安全规则的强调，也让我受益匪浅，让我知道如何在保证自身和他人的安全的前提下享受飞行。

评分☆☆☆☆☆

第五段： 对于想要快速进入无人机飞行领域的新手而言，“四旋翼飞行器快速上手”这本书简直是必备指南。我一直对无人机很感兴趣，但又担心自己笨手笨脚学不会，这本书就完美地打消了我的顾虑。它从最基础的部件识别开始，让我对无人机的各个组成部分有了直观的了解。遥控器的功能讲解也极其细致，每一个按键、每一个拨杆的作用都解释得一清二楚，配合图示，我感觉就像在和一位耐心的老师学习一样。更重要的是，它提供的飞行技巧非常实用，不仅仅是理论，还包括了大量的注意事项和常见问题的解决办法。我按照书中的指导，第一次在户外的空地上进行了试飞，之前担心的摔机情况并没有发生，我很快就学会了基本的起降和悬停，甚至还能进行简单的方向控制。书中对于飞行安全也进行了详细的强调，包括如何在空旷地带飞行、如何注意周围环境以及如何进行电池管理，这些都为我日后的安全飞行打下了坚实的基础。