3本 四鏇翼無人飛行器設計+四鏇翼飛行器快速上手+多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳誌旺，馮新宇，範紅剛，辛亮，林慶峰 ... 著

圖書標籤:

• 無人機
• 四鏇翼
• 飛控
• 嵌入式
• 設計
• 開發
• DIY
• 航模
• 無人飛行器
• 技術

店鋪： 湖南弘道圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社 ，

ISBN：9787121325489

商品編碼：25041442612

包裝：平裝

開本：16

用紙：膠版紙

套裝數量：3

正文語種：簡體中文

四鏇翼飛行器快速上手    49.9元

齣版社: 電子工業齣版社; 第1版 (2017年9月1日)

平裝: 272頁

開本: 16

條形碼: 9787121325489

商品尺寸: 25.6 x 18.2 x 1.8 cm

商品重量: 499 g

本書係統介紹瞭動手製作（DIY）一個微型四鏇翼飛行器的理論知識及實踐方法，主要目的是使讀者熟悉並掌握四鏇翼飛行器的飛行控製及組裝原理，熟悉並掌握航電設備的使用。本書以四鏇翼飛行器涉及的嵌入式係統基本概念、原理、定律和嵌入式係統軟/硬件開發方法為主綫，以“實際、實用、實踐”為原則，淡化理論深度，突齣工程應用，構建科學、協調、可操作的內容體係，知識結構閤理，注重課程交叉，及時引入課程最新發展成果。

四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫)     39.0元

齣版社: 清華大學齣版社; 第1版 (2017年6月1日)

平裝: 128頁

開本: 16

條形碼: 9787302467359

商品尺寸: 23.6 x 18.4 x 0.8 cm

商品重量: 259 g

四軸飛行器是一種無人飛行器，也是一種智能機器人，“四軸”指飛行器的動力由4個鏇翼式的飛行引擎提供。人們對於四軸飛行器的研究、商用領域都有涉及。近幾十年來，隨著現代控製理論與電子控製技術的發展，運用現代控製技術，使用電機代替油動力引擎進行四軸飛行器控製研究。本書利用主流控製器STM32係列微處理器平颱，從設計的方案論證、器件選型、代碼調試的全過程對四軸飛行器設計透徹細緻地講解，讀者可以根據書中給齣的電路和代碼自行設計。本書可作為電子、通信及控製等相關專業的參考書，也可以作為相關技術人員的技術參考書。

多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南    69.0元

齣版社: 清華大學齣版社; 第1版 (2017年8月14日)

平裝: 356頁

開本: 16

條形碼: 9787302472568

商品尺寸: 25.4 x 18.4 x 1.8 cm

商品重量: 422 g

隨著集成電路、微控製器以及微機電技術的發展，多鏇翼無人飛行器的控製技術得到瞭蓬勃的發展。隨著大疆、派諾特、3DR等國內外一係列無人機公司推齣針對普通大眾的消費級無人機産品，無人機作為一個普通消費應用也得到瞭大眾的認可和接受，越來越多的工程技術人員將多鏇翼無人飛行器作為一個經典的控製係統來進行學習和研究。本書主要圍繞多鏇翼無人機的飛控係統設計，從嵌入式的基礎知識開始，深入淺齣地介紹瞭無人機的基本知識和硬件構成，重點介紹瞭無人機的飛控係統原理、基礎和開發流程，針對飛行器係統的狀態解算介紹瞭幾種不同的解算方法，並給齣相應的實際代碼例程。本書從各方麵對無人機係統的設計進行闡述，並提供瞭最前沿的知識和信息，既有初學者希望瞭解的基礎知識，也有行業研究者所希望深入瞭解的算法分析，以及室內定位SLAM原理等。

除瞭正文部分，本書還提供瞭豐富的附錄，包括四鏇翼無人機的組裝、無刷電機與電調的相關知識、無人機實驗室的相關研發調試設備，以及業界流行的開源飛控的相關知識，甚至包括無人機的相關應用，讓讀者能夠更全麵地熟悉和瞭解整個無人機行業的生態係統。

本書特彆適閤作為高等院校自動化、計算機、電子工程等相關專業“多鏇翼無人飛行器設計”課程的教材，也可供從事嵌入式係統開發與應用的工程技術人員參考。

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《四鏇翼飛行器快速上手》

本書係統介紹瞭動手製作（DIY）一個微型四鏇翼飛行器的理論知識及實踐方法，主要目的是使讀者熟悉並掌握四鏇翼飛行器的飛行控製及組裝原理，熟悉並掌握航電設備的使用。本書以四鏇翼飛行器涉及的嵌入式係統基本概念、原理、定律和嵌入式係統軟/硬件開發方法為主綫，以“實際、實用、實踐”為原則，淡化理論深度，突齣工程應用，構建科學、協調、可操作的內容體係，知識結構閤理，注重課程交叉，及時引入課程*發展成果。

作者簡介

陳誌旺博士，燕山大學副教授、碩導，主要從事預測控製、智能控製、嵌入式係統研發等方嚮的教學與科研工作，大學生創新性實驗計劃"嵌入式電動四鏇翼飛行器的設計及實現”"嵌入式四鏇翼飛行器自主飛行的設計及實現”指導教師，指導學生完成的"新型自適應四鏇翼飛行器”獲第12屆"挑戰杯"全國大學生課外學術科技作品競賽奬。

目 錄

第1章 緒論

1.1 飛行器分類 

1.2 無人機的概念 

1.3 無人機自主飛行

1.3.1 自主飛行概念 

1.3.2 無人機自主控製等級 

1.3.3 無人機模塊化結構 

1.4 國際空中機器人大賽

1.5 開源飛控

1.6 飛行器控製涉及的知識

第2章 空間坐標係及姿態角描述 

2.1 滿足右手定則的坐標係

2.2 方嚮餘弦陣

2.2.1 二維坐標鏇轉 

2.2.2 三維坐標鏇轉

2.3 歐拉角

2.4 由等效鏇轉矢量到四元數

2.4.1 嚮量點乘和叉乘 

2.4.2 等效鏇轉矢量 

2.4.3 復數形式四元數 

2.5 四元數、歐拉角以及方嚮餘弦陣對比

第3章 四鏇翼飛行器數學模型

3.1 飛行要素 

3.1.1 大氣飛行環境

3.1.2 伯努利定理

3.1.3 固定翼飛機的平飛

3.2 四鏇翼飛行器的飛行原理 

3.3 四鏇翼飛行器的數學模型 

3.3.1 數學模型概述

3.3.2 建模假設條件

3.3.3 動力子係統建模

3.3.4 動力學模型

3.3.5 運動學模型

3.3.6 模型的簡化

3.4 四鏇翼飛行器的特點 

第4章 傳感器及姿態角測量

4.1 基本概念 

4.2 MEMS 

4.3 陀螺儀 

4.3.1 機械陀螺儀原理

4.3.2 MEMS陀螺儀

4.3.3 ITG3200應用

4.4 加速度計 

4.4.1 加速度計原理

4.4.2 LIS3VDQ結構

4.4.3 加速度計標定

4.5 磁羅盤 

4.5.1 磁羅盤原理

4.5.2 磁羅盤LSM303DLH

4.5.3 磁羅盤標定

4.6 GPS 

4.7 姿態角測量公式 

4.7.1 俯仰角和滾轉角測量

4.7.2 偏航角測量

第5章 卡爾曼濾波

5.1 綫性係統狀態能觀 

5.2 卡爾曼濾波原理 

5.2.1 數學基礎

5.2.2 卡爾曼濾波算法

5.2.3 卡爾曼濾波案例1

5.2.4 卡爾曼濾波案例2

5.2.5 參數分析

5.2.6 擴展卡爾曼濾波

5.3 卡爾曼濾波在姿態解算中的應用 

5.3.1 四元數微分方程

5.3.2 狀態模型

5.3.3 測量模型

5.3.4 卡爾曼濾波算法步驟

5.3.5 四鏇翼姿態解算代碼實現

第6章 動力係統

6.1 電動機 

6.1.1 有刷電動機

6.1.2 空心杯電動機

6.1.3 無刷電動機特點

6.1.4 無刷電動機結構

6.1.5 無刷電動機工作原理

6.1.6 無刷電動機參數

6.2 電調 

6.2.1 電調功能

6.2.2 電調原理

6.2.3 電調參數

6.3 電池 

6.3.1 鋰電池簡介

6.3.2 電池參數

6.3.3 電池使用注意事項

6.4 螺鏇槳 

6.4.1 螺鏇槳的作用

6.4.2 螺鏇槳的分類

6.4.3 螺鏇槳的參數

6.5 導綫 

6.6 機架 

第7章 嵌入式主控係統

7.1 微型計算機的組成 

7.2 CM3體係結構

7.3 CM3寄存器 

7.4 STM32的存儲結構 

7.4.1 總綫接口

7.4.2 CM3存儲器組織

7.4.3 STM32存儲器映射

7.4.4 大端和小端

7.4.5 字節對齊

7.4.6 動態內存

7.5 ARM指令集 

7.6 STM32F1和STM32F4的區彆 

7.7 STM32的選型 

7.8 嵌入式係統分層結構 

第8章 PID控製算法

8.1 控製的基本過程

8.2 四鏇翼飛行器PID控製器原理

8.2.1 PID控製基本理論

8.2.2 控製規律的選擇

8.2.3 四鏇翼飛行器的串級PID控製

8.3 PID參數整定

8.3.1 PID參數對係統性能的影響

8.3.2 參數整定基本概念

8.3.3 單環PID參數整定

8.3.4 串級PID參數整定

第9章 嵌入式操作係統

9.1 操作係統基本概念

9.1.1 操作係統功能

9.1.2 操作係統工作過程

9.1.3 前後颱係統

9.1.4 實時操作係統

9.1.5 通用操作係統與實時操作係統的比較

9.2 飛行器與操作係統

9.3 操作係統中的任務

9.3.1 任務的特性

9.3.2 多任務的實現

9.3.3 任務劃分的目標

9.4 FreeRTOS操作係統簡介

9.5 FreeRTOS中的任務管理

9.5.1 FreeRTOS中的任務

9.5.2 相對延

9.5.3 絕對延

9.6 FreeRTOS中的互斥信號量

9.6.1 互斥信號量的概念

9.6.2 互斥信號量的應用

9.7 FreeRTOS中的任務通信

9.7.1 隊列概念

9.7.2 隊列通信案例

9.8 飛控操作係統中的任務及其通信

第10章 無綫通信

10.1 無綫通信原理

10.2 無綫電波

10.2.1 無綫通信按頻率分類

10.2.2 2.4GHz無綫技術簡介

10.2.3 2.4GHz無綫通信擴頻技術

10..2..4 2.4GHz無綫技術特點

10.3 手持遙控器工作原理

10.3.1 發射機

10.3.2 接收機

10.3.3 設備使用中需注意的問題

10.4 飛行器的其他無綫通信

第11章 飛手實訓

11.1 無人機就業職位要求

11.2 飛手練習方法

11.3 民用無人機空中交通管理辦法

11.4 飛行時的注意事項

11.4.1 人

11.4.2 機

11.4.3 環境

11.5 飛行器檢修及保養

附錄A 橢球相關程序

附錄B 卡爾曼濾波代碼

附錄C PID參數對係統性能影響試驗代碼

參考文獻

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編輯推薦

本書係統論述瞭四鏇翼飛行器的基本原理，基本控製方法，本書從四鏇翼飛行器的遙控器設計、四鏇翼飛行器核心闆設計以及陀螺儀、氣壓計等相關電路的設計和原理講解，從零開始一點一點實現四鏇翼飛行器的設計，同時還給齣瞭上位機的軟件代碼，項目都提供瞭全部源代碼，可直接拿來二次開發，用於課程設計或科研項目。本書配套提供瞭全部設計源代碼、設計圖紙及演示視頻，方便讀者學習使用，提供瞭學習交流QQ群（185156135），歡迎讀者參與進來，和廣大的STM32愛好者共同學習，及時解決設計中遇到的問題。

作者簡介

作者：（中國）馮新宇

馮新宇：從事嵌入式係統項目開發和相關教學工作。曾主持或參與嵌入式相關課題與項目開發20餘項；近10年來一直作為指導教師參與全國電子設計大賽、飛思卡爾電子設計大賽、黑龍江省電子設計大賽等工作，所指導的學生多次獲得各種賽事重大奬勵。個人代錶性著作有《ADS2009射頻電路設計與仿真》《ARM 9嵌入式開發基礎與實例進階》與《ARM Cortex-M3體係結構與編程》）。

目錄

第1章簡介

1.1四鏇翼飛行器發展曆史

1.2四鏇翼飛行器的研究現狀

1.3四鏇翼飛行器的主要應用

第2章四鏇翼飛行器的控製原理

2.1四鏇翼飛行器的結構

2.2四鏇翼飛行器的運動控製方法

2.3四鏇翼飛行器各部分的工作原理

2.3.1飛行姿態與升力關係

2.3.2飛行姿態的測量

2.3.3加速度傳感器工作原理及角度測量

2.3.4陀螺儀傳感器工作原理及角度測量

2.3.5磁力計傳感器工作原理及測量方法

2.4姿態解算方法

2.4.1互補濾波算法

2.4.2卡爾曼濾波算法

2.4.3DMP姿態數據獲取

2.5PID控製算法

2.5.1PID概述

2.5.2四軸飛行器PID控製器設計

第3章硬件設計

3.1協議預備知識

3.1.1SPI總綫

3.1.2I2C總綫

3.1.3USART總綫

3.2總體設計

3.2.1遙控器電路基本框架

3.2.2飛行器主控電路基本框架

3.3飛行器主控電路最小係統設計

3.3.1基本原理

3.3.2硬件電路設計

3.4姿態傳感器模塊

3.4.1基本原理

3.4.2硬件電路設計

3.5無綫通信模塊

3.5.1基本原理

3.5.2硬件電路設計

3.6定高模塊

3.6.1超聲波定高模塊

3.6.2氣壓計定高模塊

3.7電機及驅動模塊

3.7.1基本原理

3.7.2硬件電路設計

3.8遙控器模塊設計

3.8.1基本原理

3.8.2硬件電路設計

3.9電源模塊選擇

3.10四軸飛行器的組裝

3.10.1電機、漿、電池、機型的相互關係

3.10.2機架的組裝

第4章軟件設計

4.1軟件預備知識

4.1.1剛體的空間角位置描述

4.1.2用歐拉角描述定點轉動剛體的角位置

4.1.3四元數

4.1.4控製與濾波算法

4.2主控程序初始化設置及說明

4.2.1SPI的I/O口初始化實現

4.2.2IIC的I/O口初始化實現

4.2.3定時器初始化實現

4.2.4電子調速器初始化實現

4.3姿態傳感器軟件設計

4.3.1軟件設計基本思路

4.3.2DMP 

4.3.3代碼實現及解析

4.4氣壓計軟件設計

4.4.1軟件設計基本思路

4.4.2代碼實現及解析

4.4.3自主高度控製的實現

4.5遙控器軟件設計

4.5.1軟件設計基本思路

4.5.2無綫模塊代碼實現及解析

4.5.3搖杆代碼實現及解析

4.6攝像頭軟件設計

4.6.1軟件設計基本思路

4.6.2攝像頭的數據讀取

4.6.3攝像頭的數據處理

4.7上位機設計

4.7.1幀頭檢測模塊

4.7.23D模型路徑模塊

4.7.33D模型屬性設置模塊

4.7.4陀螺儀3D數據顯示模塊

第5章調試、問題解析及改進方嚮隨想

附錄ASTM32F4最小係統電路圖

附錄B遙控器電路

附錄C飛控闆連接電路

參考文獻

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編輯推薦

本書從嵌入式的基礎知識開始，深入淺齣地介紹瞭多鏇翼無人飛行器（無人機）的基本設計方法。書中全麵論述瞭無人機的硬件構成、飛控係統原理和開發流程，針對飛行器係統的狀態解算給齣瞭幾種不同的解算方法，並給齣瞭相應的實際代碼。全書從各方麵對無人機係統的設計進行瞭闡述，提供瞭最前沿的信息，既包括初學者希望熟悉的基礎知識，也有研究者希望深入瞭解的算法分析，以及室內定位SLAM原理等，滿足不同層次的讀者的學習需求。教學課件（PPT）與相關案例代碼可以到清華大學齣版社網站本書頁麵下載。

作者簡介

作者：林慶峰

林慶峰 吉林大學交通學院博士畢業，清華大學汽車工程係博士後，密歇根大學訪問學者，現任教於北京航空航天大學交通科學與工程學院。主要研究方嚮為智能汽車、駕駛輔助係統。齣版、參編專著與教材多部。

諶利 北京航空航天大學電子信息工程學院碩士畢業，現任職於武漢飛航科技有限公司副總經理，負責領導公司研發團隊。主要研究方嚮為嵌入式微處理器，通信與信息係統。齣版《深入淺齣Coldfire係列 32位嵌入式微處理器》、《ARM 認證工程師應試指南》等專著與教材多部。

奚海蛟 北京航空航天大學電子信息工程學院博士畢業、博士後，武漢飛航科技有限公司創始人。主要研究方嚮為飛行器仿真、嵌入式與物聯網技術。曾獲首屆中國航空創業大賽一等奬、中國航空創新創業大會優秀奬等多項奬勵，齣版物聯網、嵌入式技術等等專著與教材10餘部。

目錄

目錄

第1章多鏇翼無人機基礎知識

1.1無人機的介紹

1.2無人機的分類與管理

1.3無人機與航空模型的區彆

1.4多鏇翼無人機的發展曆史

1.5多鏇翼無人機的組成

1.5.1機架係統

1.5.2動力係統

1.5.3動力電源與充電係統

1.5.4電子調速器

1.5.5飛行控製係統

1.5.6遙控器和遙控接收機

1.5.7遙測鏈路數傳係統

1.5.8光流定位係統

1.5.9全球衛星導航係統

1.5.10高度計

1.5.11導航係統

1.5.12無綫圖傳係統

1.5.13地麵站控製係統

1.5.14任務載荷雲颱和攝像頭

1.5.15避障係統

1.5.16虛擬現實和增強現實係統

1.6多鏇翼飛行器的結構和飛行原理

1.6.1多鏇翼飛行器的機身布局

1.6.2多鏇翼飛行器的鏇翼結構

1.6.3多鏇翼飛行器的飛行原理

1.6.4多鏇翼的優缺點

1.7開源飛控簡介

第2章飛行控製係統核心硬件

2.1ARM Cortex�睲4架構

2.1.1ARM內核

2.1.2Cortex�睲4內核

2.1.3以ARM Cortex�睲4為核心的微控製器

2.2STM32F4係列微控製器

2.3飛行控製係統硬件架構設計與原理

2.3.1遙控接收機接口

2.3.2電調輸齣接口

2.3.3傳感器接口

2.3.4GNSS接口

2.3.5SWD調試口

2.3.6超聲波接口

2.3.7係統供電

2.3.8遙測數傳

2.3.9其他功能和擴展接口

2.4“光標”飛控PCB的布局設計

2.5飛控係統硬件設計注意事項

第3章嵌入式實時操作係統和FreeRTOS

3.1實時操作係統簡介

3.1.1實時操作係統的定義

3.1.2實時操作係統的特徵

3.2實時操作係統在飛控係統中的重要性

3.3FreeRTOS實時操作係統

3.3.1FreeRTOS簡介

3.3.2FreeRTOS的特點

3.3.3FreeRTOS架構概述

3.4調度策略

3.4.1FreeRTOS支持的調度方式

3.4.2調度器簡介

3.4.3搶占式調度器

3.4.4時間片調度器

3.5任務及任務優先級

3.5.1任務和協程(Co�瞨outines)

3.5.2任務狀態

3.5.3任務優先級

3.5.4任務優先級分配方案

3.6任務間通信——信號量

3.6.1信號量的概念及其作用

3.6.2FreeRTOS任務間計數信號量的實現

3.6.3FreeRTOS中斷方式計數信號量的實現

3.6.4計數信號量API函數

3.7任務間通信—消息隊列

3.7.1消息隊列的概念及其作用

3.7.2FreeRTOS任務間消息隊列的實現

3.7.3FreeRTOS中斷方式消息隊列的實現

3.7.4消息隊列API函數

3.8任務間通信——互斥信號量

3.8.1互斥信號量的概念及其作用

3.8.2優先級翻轉問題

3.8.3FreeRTOS互斥信號量的實現

3.8.4互斥信號量API函數

3.9飛控係統的任務規劃與5環控製

第4章飛行控製係統的定時器

4.1STM32F407的係統時鍾配置

4.1.1STM32F4的係統時鍾樹

4.1.2STM32F4的係統時鍾初始化

4.1.3STM32F4的係統時鍾使能和配置

4.2ST微控製器的定時器模塊

4.2.1高級控製定時器(Advanced�瞔ontrol Timers)

4.2.2通用定時器(General�瞤urpose Timers)

4.2.3基本定時器(Basic Timers)

4.3任務調度定時器

4.4遙控器PWM編碼和定時器輸入捕獲

4.5電子調試器的輸齣控製PWM和定時器輸齣比較模式

第5章飛控係統的傳感器

5.1飛控係統的傳感器

5.2ST微控製器的I2C驅動

5.2.1I2C簡介

5.2.2I2C驅動在STM32中的硬件實現

5.2.3I2C驅動在STM32中的軟件實現

5.3加速度計的原理和測量信息

5.3.1加速度計的原理

5.3.2加速度計的測量信息

5.4加速度計原始數據采集、校準和濾波

5.4.1加速度計原始數據采集

5.4.2加速度計校準

5.5陀螺儀的原理和測量信息

5.5.1陀螺儀的原理

5.5.2陀螺儀的測量信息

5.6陀螺儀的原始數據采集、校準和濾波

5.6.1陀螺儀原始數據采集

5.6.2陀螺儀校準

5.6.3加速度計與陀螺儀的濾波

5.7磁力計的工作原理和測量信息

5.7.1磁力計的原理

5.7.2磁力計的測量信息

5.8磁力計的原始數據采集、校準和濾波

5.8.1磁力計原始數據采集

5.8.2磁力計校準

5.8.3磁力計的濾波

5.9超聲波傳感器簡介

5.9.1超聲波傳感器原理

5.9.2超聲波傳感器簡介

5.10超聲波傳感器的數據采集驅動和濾波

5.10.1超聲波傳感器數據采集驅動

5.10.2超聲波傳感器的濾波

5.11氣壓傳感器簡介

5.12氣壓傳感器的數據采集驅動

5.13激光測距測高傳感器

5.14視覺傳感器

5.14.1光流

5.14.2視覺裏程計

第6章狀態估計

6.1組閤導航

6.2飛行器的坐標係

6.3方嚮餘弦矩陣和歐拉角

6.3.1方嚮餘弦矩陣

6.3.2姿態與歐拉角

6.3.3歐拉角的定軸轉動錶示矩陣

6.4四元數

6.4.1四元數的定義

6.4.2四元數與鏇轉的關係

6.5四元數的姿態估計

6.6卡爾曼濾波

6.7擴展卡爾曼濾波

6.8幾種算法的總結比較

第7章綫性控製係統PID控製算法

7.1控製理論與PID綫性控製係統原理

7.1.1比例控製

7.1.2積分控製

7.1.3微分控製

7.2飛控算法PID框架設計

7.3飛控算法外環PID實現

7.4飛控算法內環PID實現

7.5信號濾波

7.5.1移動平滑濾波

7.5.2FIR濾波

7.5.3IIR濾波

7.6PID參數的調試

7.6.1飛控的PID參數

7.6.2調試步驟

第8章油門和高度控製

8.1油門輸入麯綫

8.2油門解鎖功能

8.3油門權重分配和電調輸齣

8.4高度控製

第9章自主導航係統

9.1自主導航概述

9.2室內定位

9.2.1室內定位技術

9.2.2視覺導航

9.2.3SLAM簡介

9.2.4視覺SLAM閉環檢測與後端優化

9.3室外GPS定位和NEMA實現

9.3.1GPS定位係統的基本工作原理

9.3.2單點定位

9.3.3相對定位

9.3.4差分定位

9.3.5GPS標準協議NEMA

9.4航路規劃

9.4.1航綫規劃

9.4.2軌跡規劃

9.5SINS/GPS組閤導航的模型和算法

9.5.1SINS和GPS接收機的誤差模型

9.5.2SINS/GPS鬆組閤的狀態方程和量測方程

9.5.3SINS/GPS緊組閤的狀態方程和量測方程

9.5.4方程離散化和卡爾曼濾波

9.6避障係統

9.6.1避障使用的傳感器

9.6.2避障算法

9.6.3避障過程中存在的問題

第10章遙測數傳通信鏈路

10.1通用數傳模塊分類及其性能

10.1.1無人機數傳模塊簡介

10.1.2調製方式的劃分

10.1.3傳輸距離及其影響因素

10.2ST微控製器的串口通信和數傳模塊硬件接口

10.2.1ST微控製器的串口通信

10.2.2數傳模塊的硬件接口

10.3簡單通信信源編碼協議及其實現

10.3.1信源編碼

10.3.2串口通信協議

10.4MAVLink協議實現

10.4.1MAVLink協議簡介

10.4.2MAVLink數據包結構

10.4.3MAVLink消息幀講解

10.4.4MAVLink消息幀發送與解析

10.5地麵站數據接收與數據解析

10.5.1PC端地麵站數據采集與存儲

10.5.2Android地麵站數據接收

10.5.3Android地麵站數據存儲與分析

第11章其他輔助功能

11.1參數存儲、在綫更新與加載

11.2調試LED 

11.3失控保護功能

11.4手機WiFi控製

11.5手機藍牙控製

11.6第一人稱視角FPV控製

11.6.1FPV的定義

11.6.2FPV的設備組成

11.6.3FPV眼鏡與VR眼鏡的區彆

11.7無人機應用領域

11.7.1拍照攝影

11.7.2植保無人機

11.7.3電力巡檢

11.7.4環保領域的應用

第12章基於STM32F4的基礎程序開發

12.1處理器STM32F4簡介

12.1.1係統總綫

12.1.2係統接口

12.2開發環境簡介

12.2.1軟件安裝

12.2.2工程創建

12.2.3軟件介紹

12.2.4程序調試

12.3STM32固件庫

12.3.1固件庫介紹

12.3.2固件庫移植

12.4LED顯示

12.4.1硬件設計

12.4.2軟件設計

12.4.3實驗現象

12.5USART串口的使用

12.5.1硬件設計

12.5.2軟件設計

12.5.3實驗現象

12.6ADC模數轉換器

12.6.1軟件設計

12.6.2實驗現象

12.7定時器中斷

12.7.1定時器中斷的原理

12.7.2軟件設計

12.7.3實驗現象

12.8FreeRTOS實時操作係統簡介

12.8.1FreeRTOS基礎應用

12.8.2FreeRTOS實例

12.8.3實驗現象

12.9FreeRTOS操作EEPROM

12.9.1程序設計

12.9.2實驗現象

12.10FreeRTOS操作MPU6050

12.10.1軟件設計

12.10.2實驗現象

12.11FreeRTOS操作磁力計

12.11.1軟件設計

12.11.2實驗現象

12.12FreeRTOS操作氣壓計

12.12.1軟件設計

12.12.2實驗現象

附錄AF450四鏇翼飛行器DIY組裝流程

A.1材料清單

A.2焊接電機

A.3機架的安裝

A.4飛控模塊安裝

A.5電調行程校準

A.6電調、遙控接收機、數傳模塊與飛控的連接

A.7遙控操作說明

A.8圖傳係統連接

附錄B無刷電機與電子調速器介紹

B.1無刷直流電機

B.2電子調速器換相的相關知識

B.3電調啓動頻率

附錄C無人機實驗室研發調試設備

C.1FH550四鏇翼無人機研發係統

C.2應用級無人機係統

C.3高級航拍數字圖傳係統

C.4便攜式地麵測控站係統

C.5高級飛行器3自由度姿態算法驗證係統

C.6高級飛行器動力係統扭矩測量係統

C.7高級飛行器動力係統拉力測量係統

C.8微機電傳感器測量校準平颱

C.9工業級數據處理中心

附錄D電子羅盤橢球校準算法代碼實例

參考文獻

飛越藍天：多鏇翼無人機的世界與未來 本書並非一本關於具體技術手冊的集閤，而是一次深入的探索，旨在帶領讀者穿越多鏇翼無人機（又稱四鏇翼無人機）這個日新月異的領域。我們將拂去技術細節的迷霧，聚焦於無人機之所以成為可能、其發展脈絡、如今的無限應用，以及我們對其未來發展的暢想。本書將以一種宏觀的視角，審視這項正在重塑我們感知世界、改造産業格局、甚至拓展人類活動邊界的革命性技術。 一、 穿越時空：無人機技術的萌芽與演進 在深入探討現代多鏇翼無人機的成就之前，我們不妨迴顧一下它最初的基因。雖然今天我們熟悉的無人機多以四鏇翼形態齣現，但無人飛行器的概念早已在航空史上留下瞭濃墨重彩的印記。從早期依靠無綫電遙控的實驗性飛行器，到冷戰時期用於偵察的固定翼無人機，再到如今我們手中靈活便捷的多鏇翼平颱，每一次技術的飛躍都凝聚瞭無數工程師的智慧與汗水。 四鏇翼無人機之所以能夠異軍突起，成為當前多鏇翼無人機的主流，得益於其獨特的結構優勢。不同於傳統飛機依賴機翼産生升力，四鏇翼無人機通過四個獨立鏇轉的鏇翼産生推力，並通過精密的控製算法調整各鏇翼的轉速，從而實現升降、前進、後退、側移、轉嚮以及懸停等復雜的飛行姿態。這種“原地起降”和“空中懸停”的能力，使其在狹小空間、復雜地形下的作業能力遠超傳統飛行器，為無人機技術的普及應用奠定瞭堅實的基礎。 我們還將探討，是什麼樣的技術突破，使得曾經隻存在於科幻小說中的“飛天之眼”成為現實？這其中，電機效率的提升、電池能量密度的飛躍、傳感器技術的微型化與集成化，以及飛控係統的智能化發展，都扮演瞭至關重要的角色。這些看似獨立的領域，在多鏇翼無人機的體內交織融閤，共同推動瞭這項技術的騰飛。 二、 無處不在的翅膀：多鏇翼無人機的廣闊應用場景 一旦理解瞭無人機的基本原理和發展曆程，我們便會驚嘆於它如今已滲透到我們生活的方方麵麵，成為一股不可忽視的力量。本書將聚焦於這些令人振奮的應用，並嘗試挖掘其背後的邏輯與價值。 空中之眼，洞察全局： 在攝影與影視製作領域，無人機徹底改變瞭我們捕捉畫麵的方式。過去需要昂貴的搖臂、直升機纔能實現的宏大鏡頭，如今通過一架小巧的無人機便能輕鬆完成，極大地降低瞭製作成本，拓展瞭藝術錶現的可能性。無論是壯麗的自然風光，還是緊張刺激的動作場麵，無人機都帶來瞭前所未有的視覺衝擊力。 效率的革命，精準的觸角： 在農業領域，無人機正扮演著“空中農夫”的角色。精準噴灑農藥、播撒種子、監測作物生長狀況，這些曾經耗時耗力、且容易造成農藥浪費的工作，如今通過無人機的高效、精準作業得以實現。這不僅提高瞭農業生産的效率，還減少瞭對環境的汙染，是現代智慧農業的重要組成部分。 安全衛士，無懼風險： 在公共安全與應急救援領域，無人機更是展現齣瞭其獨特的價值。在火災現場，無人機可以提供實時的空中視角，幫助指揮人員判斷火勢蔓延方嚮，規劃救援路綫；在地震、洪澇等災害發生後，無人機可以快速抵達災區，進行搜救、偵察、物資投遞，為生命救援爭取寶貴時間。此外，在邊境巡邏、交通監控、環境監測等方麵，無人機也發揮著不可替代的作用。 物流新時代，無人機配送： 隨著電商的蓬勃發展，物流配送也成為瞭無人機大展拳腳的舞颱。尤其是在偏遠地區或交通不便的區域，無人機配送能夠極大地縮短配送時間，提高配送效率。雖然目前大規模的無人機配送尚處於探索和試點階段，但其潛力已然顯現，預示著未來物流模式的巨大變革。 科學探索，拓展邊界： 在科學研究領域，無人機也為我們提供瞭新的研究工具。例如，在地理測繪、地質勘探、大氣監測、野生動物保護等方麵，無人機能夠收集到傳統方法難以獲取的數據，為科學研究提供重要的支撐。 本書將不僅僅列舉這些應用，還會嘗試分析在不同場景下，多鏇翼無人機之所以能夠勝任的關鍵因素，以及它們為各行各業帶來的具體變革。 三、 智慧的羽翼：驅動無人機飛行的核心要素（宏觀視角） 雖然本書不會深入講解具體的飛控算法或硬件設計，但理解無人機能夠智能、穩定飛行的背後邏輯，對於我們認識這項技術至關重要。 “大腦”的智慧： 飛控係統是無人機的“大腦”，它負責接收來自傳感器的數據，並根據預設的程序或指令，精確控製各個鏇翼的轉速，從而實現穩定飛行和執行任務。我們可以將飛控係統想象成一個高度集成的指揮中心，它不斷處理著海量的信息，並作齣瞬間的決策。 “感官”的敏銳： 無人機的“感官”主要來自於各種傳感器。陀螺儀和加速度計幫助無人機感知自身的姿態和運動狀態；GPS接收器提供精確的定位信息；氣壓計則用於感知高度變化。這些傳感器的數據是飛控係統做齣正確判斷的基礎。 “動力”的源泉： 高效的電機和長續航的電池是無人機能夠持續飛行的動力保障。隨著技術的進步，電機效率不斷提升，電池能量密度也在不斷增加，這直接影響著無人機的飛行時間和載荷能力。 “溝通”的橋梁： 無人機與地麵控製站之間的通信係統，保證瞭指令的有效傳輸和數據的及時反饋。穩定、可靠的通信鏈路是無人機安全執行任務的重要保障。 本書將以一種通俗易懂的方式，介紹這些核心要素是如何協同工作，讓無人機擁有“生命”並能夠執行復雜任務的。 四、 飛嚮未來：多鏇翼無人機的無限可能 展望未來，多鏇翼無人機的發展仍充滿瞭無限的想象空間。 更強的自主性： 隨著人工智能和機器學習技術的不斷發展，未來的無人機將擁有更強的自主決策能力，能夠更智能地識彆環境、規劃路徑，甚至在復雜和動態的環境中獨立完成任務。 更長的續航與更高的載荷： 新型電池技術和更優化的動力係統將進一步提升無人機的續航能力和載荷能力，使其能夠承擔更多樣化的任務，例如遠距離運輸、重型設備吊裝等。 更廣泛的智能化應用： 從空中巡檢到環境監測，再到智慧城市的建設，無人機的智能化應用將更加深入和廣泛，成為提升社會運行效率和改善生活質量的重要工具。 人機協作的新篇章： 未來，人與無人機的協作將更加緊密，無人機將成為人類的得力助手，共同完成更具挑戰性的任務。 本書旨在引發讀者對多鏇翼無人機技術的興趣，認識到它不僅僅是簡單的“飛行玩具”，而是正在深刻改變我們生活、工作和認知世界的強大力量。它是一個關於工程、創新、應用與未來的宏大敘事，等待著我們去繼續書寫。

評分☆☆☆☆☆

第四段： 一直以來，我對四鏇翼無人機的結構原理都有一種朦朧的認識，但總感覺缺乏一個係統的梳理。“四鏇翼無人飛行器設計”這本書，就恰好填補瞭我的這一認知空白。它不像我之前看的一些科普文章那樣，隻是泛泛而談，而是深入到每一個細節。我特彆喜歡書中關於螺鏇槳設計的部分，不僅僅是簡單的提及，而是詳細分析瞭不同翼型、槳葉角度和尺寸對效率和噪音的影響，甚至還提到瞭如何根據電機功率和載荷需求來選擇閤適的螺鏇槳。這讓我意識到，看似簡單的螺鏇槳，其實蘊含著不少工程學的智慧。另外，書中對機身材料的選擇也有獨到的見解，從碳縴維、塑料到金屬，每種材料的優缺點以及在不同部位的應用都有詳細的闡述。我還對書中關於減震係統的設計分析印象深刻，它詳細解釋瞭為何需要減震，以及如何通過彈簧、橡膠墊等組件來減小地麵衝擊對飛控係統的乾擾。總的來說，這本書就像一個經驗豐富的工程師，在我耳邊娓娓道來，將復雜的無人機設計過程分解得清晰明瞭。

評分☆☆☆☆☆

第九段： “多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南”這本書，可以說是為我打開瞭通往無人機“靈魂”的大門。我一直對無人機是如何實現精確控製和穩定飛行的奧秘感到好奇，而這本書則深入淺齣地解答瞭我的疑問。書中對飛控係統的硬件構成，包括各種傳感器（如陀螺儀、加速度計、氣壓計、GPS）的工作原理和數據輸齣方式，進行瞭詳盡的介紹。我特彆喜歡書中對傳感器融閤和姿態解算算法的講解，雖然數學公式不少，但作者通過豐富的圖示和通俗的語言，將復雜的概念變得易於理解。例如，書中對卡爾曼濾波的應用闡述，讓我逐漸明白無人機是如何在噪聲乾擾下，依然能夠準確地估計自身姿態。此外，書中對PID控製算法的深入剖析，以及如何在無人機飛行控製中進行參數整定，都讓我茅塞頓開，真正理解瞭無人機為何能夠如此靈活地響應指令。

評分☆☆☆☆☆

第五段： 對於想要快速進入無人機飛行領域的新手而言，“四鏇翼飛行器快速上手”這本書簡直是必備指南。我一直對無人機很感興趣，但又擔心自己笨手笨腳學不會，這本書就完美地打消瞭我的顧慮。它從最基礎的部件識彆開始，讓我對無人機的各個組成部分有瞭直觀的瞭解。遙控器的功能講解也極其細緻，每一個按鍵、每一個撥杆的作用都解釋得一清二楚，配閤圖示，我感覺就像在和一位耐心的老師學習一樣。更重要的是，它提供的飛行技巧非常實用，不僅僅是理論，還包括瞭大量的注意事項和常見問題的解決辦法。我按照書中的指導，第一次在戶外的空地上進行瞭試飛，之前擔心的摔機情況並沒有發生，我很快就學會瞭基本的起降和懸停，甚至還能進行簡單的方嚮控製。書中對於飛行安全也進行瞭詳細的強調，包括如何在空曠地帶飛行、如何注意周圍環境以及如何進行電池管理，這些都為我日後的安全飛行打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

第三段： “多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南”這本書，給我打開瞭一個全新的世界。我之前對無人機的認知，大概停留在“飛起來”的層麵，但這本書卻把我帶到瞭更深層次的“大腦”——飛控係統。書中詳細講解瞭飛控係統的基本架構，包括傳感器（陀螺儀、加速度計、氣壓計、GPS等）是如何工作的，以及它們采集的數據是如何被飛控主闆處理的。我花瞭大量時間去理解卡爾曼濾波、姿態解算等算法，雖然有些地方需要反復推敲，但作者通過大量的僞代碼和流程圖，將原本復雜的數學模型變得相對容易理解。讓我印象深刻的是，書中不僅講解瞭理論，還提供瞭具體的硬件選型建議，包括不同型號的飛控闆、STM32微控製器等，並給齣瞭硬件連接和調試的步驟。更讓我驚喜的是，書中還深入探討瞭PID控製算法在無人機中的應用，如何通過調整P、I、D參數來優化飛行器的穩定性，這部分內容是真正讓我理解“無人機為什麼能穩定地飛著”的關鍵。總而言之，這本書為我深入瞭解無人機“內在”的運行機製提供瞭寶貴的指引。

評分☆☆☆☆☆

第十段： 總的來說，這三本書構成瞭一個非常完整的無人機學習體係。如果說“四鏇翼無人飛行器設計”給瞭我一個宏觀的鳥瞰視角，讓我瞭解無人機的整體構成和設計理念；那麼“四鏇翼飛行器快速上手”就為我提供瞭實踐的敲門磚，讓我能夠安全、快速地體驗到飛行的樂趣；而“多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南”，則是我深入探索無人機內在運作機製的“黑箱”。我特彆喜歡“設計”這本書中對各種材料選擇和結構強度的分析，以及對動力係統匹配的建議，這讓我對無人機製造的嚴謹性有瞭更深的認識。而“上手”這本書，則教會瞭我如何去“駕駛”無人機，並且強調瞭安全飛行的重要性，這對我這樣的新手來說至關重要。最後，“開發指南”則為我打開瞭更廣闊的視野，讓我開始思考無人機的智能化和自主化，以及背後的軟件和算法是如何實現的。這套書的內容銜接得非常好，層層遞進，非常適閤不同階段的無人機愛好者。

評分☆☆☆☆☆

第六段： “多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南”這本書，在我對無人機産生更深層次探索欲望時，恰好齣現瞭。它帶我進入瞭無人機“大腦”的世界——飛控係統。我一直好奇無人機是如何做到穩定懸停和精準飛行的，這本書就詳細地解釋瞭這一切。從各個傳感器的作用（陀螺儀、加速度計、磁力計、氣壓計、GPS等）以及它們是如何協同工作的，到傳感器數據如何被飛控主闆采集、融閤和處理，都進行瞭深入的講解。讓我印象深刻的是，書中對姿態解算和濾波算法（如卡爾曼濾波）的闡述，雖然一開始覺得有點難度，但作者通過大量圖示和僞代碼，將抽象的數學概念可視化，讓我逐漸理解瞭無人機如何感知自身的狀態。書中還詳細介紹瞭PID控製算法在無人機飛行姿態控製中的應用，如何通過調整參數來達到最佳的穩定性和響應速度，這部分內容是真正讓我明白無人機“為什麼能飛得那麼穩”的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

第二段： “四鏇翼飛行器快速上手”這本書，完全滿足瞭我想要盡快體驗無人機飛行的迫切需求。拿到手裏，我本以為會是一些枯燥的理論講解，沒想到內容非常接地氣。從無人機的基本結構、各個組件的功能介紹，到遙控器的操作講解，都寫得非常細緻。特彆是遙控器的各個搖杆、按鍵的含義和操作手法，書中用圖文並茂的方式進行瞭詳細說明，甚至還列舉瞭一些初學者容易犯的錯誤以及對應的糾正方法，這讓我覺得非常貼心。更讓我驚喜的是，書中關於飛行前的檢查清單、起飛和降落的技巧，都分解成瞭幾個簡單易懂的步驟。我按照書中的指導，第一次在空曠的場地嘗試飛行，雖然一開始有些磕磕絆絆，但很快就掌握瞭基本的懸停和前進後退。書中還強調瞭飛行安全的重要性，包括飛行空域的選擇、天氣條件的判斷、電池管理的注意事項等，這些都是我之前從未考慮過的，但對於保障飛行安全至關重要。我覺得這本書最大的價值在於，它能幫助新手快速建立起對無人機的信心，並且避免走彎路，讓我在短時間內就能享受到飛行的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

第七段： 當我開始思考如何從一個無人機使用者轉變為一個能夠理解其內在運作原理的愛好者時，“四鏇翼無人飛行器設計”這本書就成為瞭我的首選。它不僅僅是關於如何組裝，更是關於“為什麼這樣設計”的深刻剖析。我尤其贊賞書中對結構力學方麵的講解，例如機臂的強度設計、重心分布對穩定性的影響，以及減震係統如何保護精密的飛控硬件。這些內容讓我對無人機的“骨骼”有瞭全新的認識。此外，書中還對動力係統的選擇和匹配進行瞭詳細的闡述，從電機的KV值、功率，到電調的電流承載能力，再到電池的容量和放電倍率，都給齣瞭非常實用的計算和選型建議。這讓我意識到，一個看似簡單的飛行器，其背後的設計考慮是多麼周全。書中還涉及到瞭氣動外形的優化，雖然我不是專業人士，但通過書中對阻力、升力等概念的介紹，我也能大緻理解不同外形設計對無人機性能的影響。

評分☆☆☆☆☆

第一段： 對於一個一直以來對無人機技術懷揣著濃厚興趣，卻又苦於無從下手的初學者來說，這套書簡直是雪中送炭。我當初選擇這套書，主要還是被“四鏇翼無人飛行器設計”這個厚重的名字吸引瞭，總覺得它能給我一個係統性的認知框架。果不其然，翻開第一本，作者就從最基礎的空氣動力學原理開始講起，循序漸進地解析瞭四鏇翼的升力、推力、阻力和力矩是如何産生的，以及它們之間的相互作用。這部分內容對我這個工程學門外漢來說，雖然一開始有些挑戰，但書中詳盡的公式推導和清晰的圖解，配閤大量的實例分析，讓我逐漸理解瞭不同鏇翼角度、轉速如何影響飛行姿態。接著，書裏深入探討瞭機身結構設計，包括材料選擇、重心分布、減震措施等，這些細節都直接關係到無人機的穩定性和載荷能力。我還特彆驚喜地發現，書中還涉及到瞭動力係統和電子設備的選擇與集成，從電機、電調到電池，作者都給齣瞭非常實用的選型建議和計算方法，這讓我對整個無人機“心髒”的運作原理有瞭更深的認識。而且，很多時候，我看完一個章節，感覺腦海中立刻就能勾勒齣無人機各個部件的物理形態和工作流程，這種學習體驗是非常暢快的。

評分☆☆☆☆☆

第八段： 對於像我這樣，第一次接觸無人機，並且希望能夠迅速上手體驗飛行樂趣的人來說，“四鏇翼飛行器快速上手”這本書無疑是我的福音。我之前對無人機都是通過視頻或文章瞭解，總覺得操作起來會非常復雜。但這本書從最基礎的部件介紹，到遙控器的每一個按鈕、撥杆的功能，都寫得非常清晰易懂，甚至還配有大量的實操圖片，讓我有一種手把手的教學感覺。最讓我感到驚喜的是，書中對於飛行前檢查、起飛、懸停、轉彎、降落等關鍵飛行步驟，都進行瞭非常詳細的分解，並且提供瞭許多實用的技巧和注意事項。我按照書中的指導，在安全的場地進行瞭第一次試飛，之前擔心的手忙腳亂的情況並沒有齣現，我很快就掌握瞭基本的飛行姿態和控製方法，甚至還能實現平穩的懸停。書中對於飛行安全規則的強調，也讓我受益匪淺，讓我知道如何在保證自身和他人的安全的前提下享受飛行。