具體描述
內容簡介
《小型無人機理論與應用》探討瞭理解無人機問題所必需的物理係統和傳感器方麵的關鍵知識，包括底層的自動駕駛儀穩定性和高層的路徑規劃功能，對理解固定翼無人機的動態特性、控製和導航的關鍵概念和技術進行瞭全麵且精煉的介紹，使具有初步控製或機器人背景的讀者能夠很快進入到無人機研究領域。同時《小型無人機理論與應用》引導讀者從剛體動力學人手，經過空氣動力學、穩定性分析和用闆載傳感器進行狀態估計，最後實現穿越障礙物的飛行。為瞭幫助理解，還設計瞭豐富的利用Matlab／Simulink環境的仿真項目。讀者以剛體動力學建模開始，然後加入空氣動力學和傳感器模型，可以開發底層的自動駕駛儀程序、狀態估計器和軌跡跟蹤路綫，也可以設計高層的路徑規劃算法。目錄
第1章 引言1．1 係統架構
1．2 設計模型
1．3 設計項目
第2章 坐標係
2．1 鏇轉矩陣
2．2 MAV坐標係
2．2．1 慣性坐標係Fi
2．2．2 飛機坐標係Fv
2．2．3 飛機-1坐標係Fv1
2．2．4 飛機-2坐標係Fv2
2．2．5 機體坐標係Fb
2．2．6 穩定坐標係Fs
2．2．7 風軸坐標係Fw
2．3 空速、風速和地速
2．4 風速三角
2．5 矢量的微分
2．6 本章小結
注釋和參考文獻
2．7 設計項目
第3章 運動學與動力學
3．1 狀態變量
3．2 運動學
3．3 剛體動力學
3．3．1 平移運動
3．3．2 鏇轉運動
3．4 本章小結
注釋和參考文獻
3．5 設計項目
第4章 力與力矩
4．1 重力
4．2 空氣動力與力矩
4．2．1 控製麵
4．2．2 縱軸空氣動力學
4．2．3 橫嚮空氣動力學
4．2．4 空氣動力學係數
4．3 推進力與力矩
4．3．1 推進器推力
4．3．2 推進器扭矩
4．4 空氣乾擾
4．5 本章小結
注釋和參考文獻
4．6 設計項目
第5章 綫性設計模型
5．1 非綫性運動方程的總結
5．2 協調轉彎
5．3 平衡條件
5．4 傳遞函數模型
5．4．1 橫嚮傳遞函數
5．4．2 縱嚮傳遞函數
5．5 綫性狀態空間模型
5．5．1 綫性化
5．5．2 橫嚮狀態空間方程
5．5．3 縱嚮狀態空間方程
5．5．4 降階模式
5．6 本章小結
注釋和參考文獻
5．7 設計項目
第6章 基於連續閉環的自動駕駛儀設計
6．1 連續閉環
6．2 飽和約束和性能
6．3 橫嚮自動駕駛儀
6．3．1 滾轉姿態環設計
6．3．2 航跡保持
6．3．3 側滑保持
6．4 縱嚮自動駕駛儀
6．4．1 俯仰姿態控製
6．4．2 利用俯仰指令的高度控製
6．4．3 利用俯仰指令的空速控製
6．4．4 利用油門的空速控製
6．4．5 高度控製狀態機
6．5 PID環的數字實現
6．6 本章小結
6．6．1 橫嚮自動駕駛儀設計過程總結
6．6．2 縱嚮自動駕駛儀設計過程摘要
注釋和參考文獻
6．7 設計項目
第7章 MAV的傳感器
7．1 加速度計
7．2 速率陀螺
7．3 壓強傳感器
7．3．1 高度測量
7．3．2 空速傳感器
7．4 數字指南針
7．5 全球定位係統
7．5．1 GPS測量誤差
7．5．2 GPS定位誤差的瞬時特性
7．5．3 GPS速率測量
7．6 本章小結
注釋和參考文獻
7．7 設計項目
第8章 狀態估計
8．1 基準機動飛行
8．2 低通濾波器
8．3 逆推傳感器模型狀態估計
8．3．1 角速率
8．3．2 高度
8．3．3 空速
8．3．4 轉動和傾斜角度
8．3．5 位置、航綫和對地速率
8．4 動態觀測器理論
8．5 連續一離散卡爾曼濾波器推導
8．6 姿態估計
8．7 GPS平滑
8．8 本章小結
注釋和參考文獻
8．9 設計項目
第9章 製導係統的設計模型
9．1 自動駕駛儀模型
9．2 受控飛行的運動模型
9．2．1 協調轉彎
9．2．2 加速爬升
9．3 運動製導模型
9．4 動態製導模型
9．5 本章小結
注釋和參考文獻
9．6 設計項目
第10章 直綫和軌道跟蹤
10．1 直綫路徑跟隨
10．1．1 直綫跟隨的縱嚮製導策略
10．1．2 直綫跟隨的側嚮製導策略
10．2 軌道跟隨
10．3 本章小結
注釋和參考文獻
10．4 設計項目
第11章 路徑管理器
11．1 位置點間的轉換
11．2 Dubins路徑
11．2．1 Dubins路徑定義
11．2．2 路徑長度計算
11．2．3 Dubins路徑追蹤算法
11．3 本章小結
注釋和參考文獻
11．4 設計項目
第12章 路徑規劃
12．1 點到點算法
12．1．1 維諾圖
12．1．2 快速探測隨機樹
12．2 覆蓋算法
12．3 本章小結
注釋與參考文獻
12．4 設計項目
第13章 基於視覺的導航
13．1 框架、相機坐標係與投影幾何
13．1．1 相機模型
13．2 框架指嚮
13．3 地理定位
13．3．1 使用平地模型確定到目標的距離
13．3．2 使用擴展卡爾曼濾波進行地球定位
13．4 圖像平麵內目標運動預估
13．4．1 數字低通濾波器和差分
13．4．2 鏇轉導緻的視運動
13．5 碰撞時間
13．5．1 由目標尺寸計算碰撞時間
13．5．2 由平麵地球模型計算碰撞時間
13．6 精確著陸
13．7 本章小結
注釋和參考文獻
13．8 設計項目
附錄A 術語和符號
術語
符號
附錄B 四元數
B．1 四元數的鏇轉
B．2 飛機的運動學和動力學方程
B．2．1 用單位四元數姿態錶徵的12狀態-6自由度動力學模型
B．3 歐拉角和四元數之間的轉換
附錄C 動畫仿真
C．1 利用Matlah進行圖形處理
C．2 動畫舉例：倒立擺
C．3 動畫舉例：綫繪航天器
C．4 動畫舉例：使用頂點和麵的航天器
附錄D 基於S-函數的Simulink建模
D．1 舉例：二階微分方程
D．1．1 1級m文件S一函數
D．1．2 C文件S一函數
附錄E 機身參數
E．1 Zagi飛翼
E．2 無人機
附錄F 在Simulink中修正和綫性化
F．1 使用Simulink中的trim命令
F．2 trim的數值計算
F．2．1 修正算法
F．2．2 梯度下降法的數值實現
F．3 利用Simulink的linmond命令生成狀態空間模型
F．4 狀態空間模型的數值計算
附錄G 概率論要點
附錄H 傳感器參數
H．1 速率陀螺
H．2 加速度計
H．3 壓力傳感器
H．4 數字羅盤／磁力計
H．5 GPS
參考文獻
用戶評價
在應用方麵，這本書真是打開瞭我對小型無人機領域的一扇新視窗。我一直覺得無人機除瞭航拍，好像就沒有彆的什麼用瞭，但這本書讓我看到瞭它在各個行業的巨大潛力。比如，在農業領域，書中詳細介紹瞭無人機如何用於精準噴灑農藥、播種，以及對農作物進行長勢監測。我之前完全沒有想到，這麼小的機器，竟然可以如此高效地改變傳統的農業生産方式，減少人力投入，提高農藥利用率，保護環境。然後是安防領域，書裏描繪瞭無人機如何進行區域巡邏、搜救失蹤人員、甚至是在災難發生後進行勘察和物資投送。這些場景聽起來就讓人覺得非常震撼，也看到瞭無人機在保障社會安全方麵的重要作用。還有在城市規劃和基礎設施建設中，無人機可以用來進行三維建模、地形測繪，這大大提高瞭工作的效率和精度。更讓我驚嘆的是，書中還提及瞭一些前沿的應用，比如利用無人機進行環境監測，測量空氣質量、水質，甚至追蹤野生動物。每一個應用場景的介紹，都伴隨著具體的圖示和案例分析，讓我能夠直觀地感受到無人機技術帶來的改變。我發現，原來小型無人機並不是一個孤立的技術，而是能夠與我們生活的方方麵麵緊密結閤，成為解決各種實際問題的有力工具。
評分這本書在探討小型無人機應用時，不僅僅是列舉瞭各種用途，而是深入分析瞭每個應用場景下，無人機所麵臨的挑戰以及相應的技術解決方案。例如，在進行高精度航空攝影時，作者詳細闡述瞭如何通過多重曝光、GPS差分定位、以及地麵控製點等技術，來保證影像的幾何精度和絕對精度。我之前對於“測繪”這個詞，總覺得離我生活很遙遠，但這本書讓我看到，原來無人機正在以前所未有的方式，改變著我們對地理信息的獲取和利用。在物流配送的應用場景中，書中討論瞭無人機在續航能力、載重限製、以及復雜城市環境下的飛行安全等問題，並提齣瞭一些前沿的解決方案，比如多機協同配送、自動起降站等。這些內容讓我看到瞭無人機在未來改變我們生活方式的巨大潛力，也讓我意識到，要實現這些願景，還需要剋服諸多技術上的難題。這本書的價值在於，它不僅展現瞭無人機的光明前景，也坦誠地指齣瞭技術發展過程中可能遇到的瓶頸，並引導讀者思考如何去突破這些瓶頸。
評分書中對小型無人機各個部件的詳細剖析，讓我對這個小小的飛行器有瞭全新的認識。我一直以為無人機就是幾個螺鏇槳加上一個攝像頭，但這本書讓我看到瞭其中蘊含的復雜工程學和精密製造。從電機、電調、螺鏇槳的選擇，到機架的材料和結構設計，再到飛控係統和遙控器的通信協議，每一個環節都經過瞭精心的考量和設計。我特彆關注瞭關於螺鏇槳設計和選型的內容，理解瞭不同槳葉形狀、尺寸和轉速對無人機推力、效率和噪音的影響。作者還提供瞭詳細的公式和圖錶，幫助讀者計算和選擇最適閤自己應用的螺鏇槳。此外，關於電機和電調的匹配問題，也得到瞭深入的講解。我之前一直對此感到睏惑，不知道如何纔能讓它們協同工作，達到最佳的性能。這本書的講解讓我茅塞頓開，明白瞭功率、電流、電壓等參數的重要性，以及如何根據無人機的載重和飛行需求來選擇閤適的電機和電調。這種對細節的極緻追求，讓我看到瞭小型無人機技術背後強大的工程能力。
評分這本書的語言風格非常獨特，既有嚴謹的科學錶述，又不乏生動的比喻和通俗的解釋，這對於我這樣的非專業讀者來說，簡直是福音。我之前嘗試過閱讀一些關於無人機的專業書籍，但往往因為晦澀難懂的術語和公式而望而卻步，而這本書卻做到瞭深入淺齣。作者在講解復雜的理論概念時，總是能夠找到恰當的類比，讓抽象的知識變得具體可感。比如，在解釋“萬嚮節”在無人機穩定雲颱中的作用時，作者將其比喻成我們走路時，身體會自然地調整來保持平衡，這個類比讓我瞬間就明白瞭其核心功能。而且，書中在介紹技術原理的同時，也穿插瞭很多實際操作中的注意事項和經驗分享，這讓我在學習理論知識的同時，也能瞭解到一些“潛規則”和“避坑指南”。例如，在講解電池管理時，作者就特彆強調瞭過充過放的危害，以及如何根據實際飛行需求選擇閤適的電池類型。這種貼近實際的寫作方式，讓我在閱讀的過程中，不僅學到瞭知識，也積纍瞭一些實用的技巧。我發現，這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的前輩，在循循善誘地指導我如何更好地理解和應用無人機技術。
評分這本書的封麵設計就足夠吸引眼球瞭，那種簡潔而又不失科技感的風格，讓人一眼就能聯想到現代化的無人機技術。拿到手裏，紙張的觸感也相當不錯，厚實而有質感，翻閱起來很舒服。我最開始是被“小型無人機”這個標題吸引的，因為我一直對這些小巧靈活的飛行器充滿好奇，總覺得它們在未來會有無限的可能。而“理論與應用”的組閤，則暗示著這本書不僅僅是停留在概念層麵，而是會深入探討其背後的科學原理，並且將這些理論與實際的運用場景相結閤。我非常期待書中能詳細講解小型無人機的氣動布局、動力係統、飛行控製原理等核心技術，特彆是關於如何實現穩定懸停和精確飛行的那些數學模型和算法，我一直覺得這是無人機技術最迷人的部分。同時，“應用”這兩個字也讓我對書中可能涉及的各個領域充滿瞭想象，比如測繪、安防、影視拍攝、農業植保，甚至是一些更具未來感的場景，比如物流配送、環境監測等等。我希望作者能夠通過生動的案例和圖解，將這些抽象的技術原理轉化為易於理解的知識，讓我這個非專業人士也能領略到小型無人機技術的魅力。我甚至幻想書中會有一些關於無人機組裝和維修的入門指南，那樣的話就更完美瞭，畢竟理論學習之後，動手實踐的衝動是必然的。總而言之，這本書給我帶來的第一印象是非常積極和充滿期待的，我迫不及待地想打開它，深入探索這個令人著迷的無人機世界。
評分這本書的理論部分，尤其是關於無人機飛行控製的章節，給我留下瞭非常深刻的印象。作者在講解PID控製器時，用瞭很多形象的比喻，比如把無人機比作一個努力保持平衡的孩子，而PID控製器就是那個幫助孩子找到平衡點的“大腦”。這種生動的方式讓我這個對控製理論不是很熟悉的讀者，也能快速地理解其核心思想。書中還詳細地闡述瞭各種傳感器在無人機中的作用，比如陀螺儀、加速度計、磁力計等等，以及它們如何協同工作，為無人機提供準確的姿態和位置信息。我尤其對“姿態解算”部分很感興趣，理解瞭歐拉角和四元數之間的轉換，以及它們在無人機姿態估計中的重要性，感覺就像打通瞭任督二脈一樣。作者還穿插瞭一些實際的案例，說明瞭在不同飛行環境下，如何調整控製參數以獲得最佳的飛行性能。比如，在有風的情況下，需要如何優化PID的P、I、D值，纔能讓無人機更加穩定。這些內容讓我覺得這本書不僅僅是紙上談兵，而是真正從實踐齣發，提供瞭切實可行的解決方案。我甚至能想象到，如果按照書中的方法去調試，真的可以大幅提升無人機的飛行穩定性。而且，書中關於飛控算法的介紹，也讓我看到瞭未來無人機自主飛行和智能決策的可能性，比如路徑規劃、避障等等，這些都是我一直非常關注的方麵。
評分這本書在探討小型無人機發展趨勢時，展現齣瞭非常宏觀的視野和前瞻性的思考。我一直對未來科技的發展充滿好奇，而無人機無疑是其中一個非常重要的組成部分。書中對下一代無人機技術，比如人工智能在無人機上的應用、無人機集群協作、以及更加輕便高效的能源係統等方麵進行瞭深入的探討。我特彆關注瞭關於“人工智能視覺識彆”的章節，理解瞭無人機如何通過深度學習算法，來識彆目標、進行環境感知，以及實現自主導航。這些技術讓我看到瞭無人機在未來可以承擔更多復雜的任務，比如在復雜的、人類難以進入的環境中進行探測和作業。同時，書中也討論瞭小型無人機在城市空中交通、智能傢居等領域的潛在應用，這讓我對未來的生活充滿瞭無限的遐想。作者並沒有簡單地羅列各種技術名詞，而是通過分析當前技術瓶頸和未來發展方嚮，為讀者勾勒齣瞭一幅令人振奮的無人機技術發展藍圖。
評分我特彆喜歡這本書在介紹無人機通信係統時的詳盡程度。我一直覺得，遙控器和無人機之間的“默契配閤”是無人機能夠穩定飛行的關鍵。書中對於不同通信協議的講解，比如PWM、PPM、SBUS等等，以及它們在數據傳輸速率、抗乾擾能力等方麵的差異，讓我對這個問題有瞭更深入的瞭解。作者還詳細分析瞭遙控器和接收機之間的匹配問題，以及如何通過信道設置來避免乾擾。我之前在嘗試連接一些新的遙控器時，常常會遇到一些連接不上的問題，這本書的講解讓我明白瞭，原來很多時候是由於對通信協議的理解不夠深入，或者信道設置不當所緻。此外，關於遙測數據的傳輸和顯示，也是我非常感興趣的內容。書中展示瞭如何通過遙測係統，實時監測無人機的飛行狀態，比如電池電量、GPS信號強度、飛行速度等等。這對於我這樣喜歡自己動手組裝和調試無人機的玩傢來說，簡直是太有用瞭。
評分從這本書的整體結構來看，我能感受到作者在內容編排上的用心良苦。它不僅僅是一本理論性的學術著作，也不是一本簡單的操作指南，而是巧妙地將理論與實踐、宏觀與微觀、過去與未來有機地結閤在瞭一起。每一章節之間的過渡都非常自然，從基礎的飛行原理，到復雜的控製算法，再到各種實際應用場景的分析，層層遞進，循序漸進。我喜歡這種由淺入深的學習方式，它能夠幫助我逐步建立起對小型無人機技術的完整認知。而且，書中在講解一些關鍵概念時，會引用大量的圖錶和示意圖，這極大地提升瞭閱讀的效率和趣味性。我尤其喜歡那些詳細的電路圖和三維模型圖，它們能夠幫助我更直觀地理解無人機內部的構造和工作原理。在章節的最後，作者還常常會設置一些思考題或者小結，引導讀者迴顧和鞏固所學知識。這種結構化的學習方式，讓我覺得這本書不僅信息量大，而且易於消化和吸收，非常適閤我這樣的初學者，也能夠為有一定基礎的讀者提供更深入的洞見。
評分本書對於小型無人機安全性的探討，是我非常看重的一個方麵。在享受無人機帶來的便利和樂趣的同時，安全性始終是繞不開的話題。書中詳細介紹瞭無人機飛行過程中可能遇到的各種安全隱患，比如飛行器故障、操作失誤、以及天氣因素等，並提齣瞭相應的規避和應對措施。我尤其關注瞭關於“飛控失控保護”和“返航功能”的章節。作者用大量的篇幅講解瞭這些安全機製的原理和實現方式，以及在實際飛行中如何正確設置和使用它們。比如，如何設置閤理的失壓返航高度，如何在低電量時觸發自動返航，以及如何應對GPS信號丟失等情況。這些內容讓我感到非常安心，也讓我明白瞭，熟練掌握這些安全功能，是每一個無人機操作員的必備技能。此外，書中還對無人機的法律法規和倫理道德問題進行瞭探討，這讓我意識到，作為無人機的使用者，我們不僅要關注技術本身，也要遵守相關的規定，並承擔起相應的社會責任。
評分做工精細，一分錢一分貨。
評分書沒問題
評分很好用，非常好
評分做工精細，一分錢一分貨。
評分書沒問題
評分先囤起來，有時間慢慢看。
評分很好用，非常好
評分先囤起來，有時間慢慢看。
評分很好用，非常好
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