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。
作者簡介
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。
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
2.1ARMCortex�睲4架構
2.1.1ARM內核
2.1.2Cortex�睲4內核
2.1.3以ARMCortex�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ontrolTimers)
4.2.2通用定時器(General�瞤urposeTimers)
4.2.3基本定時器(BasicTimers)
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
3.1實時操作係統簡介
3.1.1實時操作係統的定義
實時操作係統(RTOS)是指當外界事件或數據産生時,能夠接受該事件或數據並以足夠快的速度予以處理,其處理的結果又能在規定的時間之內控製生産過程或對處理係統做齣快速響應,調度一切可利用的資源完成實時任務,並控製所有實時任務協調一緻運行的操作係統。
實時操作係統是保證在一定時間限製內完成特定功能的操作係統。實時操作係統有硬實時和軟實時之分,硬實時要求在規定的時間內必須完成操作,這是在操作係統設計時保證的;軟實時則隻要按照任務的優先級,盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作係統在經過一定改變之後就可以變成實時操作係統。
3.1.2實時操作係統的特徵
1.高精度計時
係統計時精度是影響實時性的一個重要因素。在實時應用係統中,經常需要精確確定實時地操作某個設備或執行某個任務,或精確地計算一個時間函數,這不僅依賴於一些硬件提供的時鍾精度,也依賴於實時操作係統實現的高精度計時功能。
2.多級中斷機製
一個實時應用係統通常需要處理多種外部信息或事件,但處理的緊迫程度有輕重緩急之分,有的必須立即作齣反應,有的則可以延後處理,因此需要建立多級中斷嵌套處理機製,以確保對緊迫程度較高的事件及時進行響應和處理。
3.實時調度機製
實時操作係統不僅要及時響應實時事件中斷,同時也要及時調度運行實時任務。但是,處理機調度並不能隨心所欲地進行,因為涉及兩個進程之間的切換,隻能在確保“安全切換”的時間點上進行。實時調度機製包括兩個方麵,一是在調度策略和算法上保證優先調度實時任務;二是建立更多“安全切換”時間點,保證及時調度實時任務。
實時操作係統的特點:①異步的事件響應;②切換時間和中斷延遲時間確定;③優先級中斷和調度;④搶占式調度。
3.2實時操作係統在飛控係統中的重要性
飛行控製係統是無人機的重要組成部分,是飛行控製算法的運行平颱,其性能好壞直接關係著無人機能否安全可靠地飛行。隨著航空技術的發展,無人機飛行控製係統正嚮著多功能、高精度、小型化和可復用的方嚮發展。高精度要求無人機控製係統的精度高,穩定性好,能夠適應復雜的外界環境,因此控製算法比較復雜,計算速度快,精度高;小型化則對控製係統的重量和體積提齣瞭更高的要求,要求控製係統的性能越高越好,體積越小越好。此外,無人機飛行控製係統還要具有實時、可靠、低成本和低功耗的特點。
近年來,實時操作係統在多媒體通信、在綫事務處理、生産過程控製和交通控製等各個領域得到瞭廣泛的應用。並且,實時操作係統將實時多任務機製以功能(函數)調用的方式提供給用戶,它的係統調用是標準化、規格化的,這使得開發人員不必再考慮多個實時任務的同步問題,從而將更多的精力緻力於應用程序的開發。
3.3FreeRTOS實時操作係統
3.3.1FreeRTOS簡介
FreeRTOS是一款由RealTimeEngineersLtd齣品的市場領先的RTOS,如圖3��1所示,現在已經支持35種處理器
圖3��1FreeRTOSLogo
架構。2015年,FreeRTOS的下載量超過12萬次,平均每4.2分鍾就有一次下載,而且商業使用不需要用戶公開源代碼,也不存在任何版權問題,開源免費。
FreeRTOS(讀作"free�瞐rr�瞭oss")是一個嵌入式係統使用的開源實時操作係統。FreeRTOS設計小巧、簡單和易用,能支持許多不同硬件架構以及交叉編譯器。就像所有操作係統一樣,FreeRTOS的主要工作是執行任務,大部分FreeRTOS的代碼都涉及優先權、調度以及執行用戶自定義任務;但又與所有其他操作係統不同,FreeRTOS是一款運行在嵌入式係統上的實時操作係統。
3.3.2FreeRTOS的特點
FreeRTOS的主要特點如下:
(1)支持搶占式調度、閤作式調度和時間片調度。
(2)SafeRTOS作為FreeRTOS的衍生品大大提高瞭FreeRTOS在代碼完整性方麵的能力。
(3)用於低功耗的Tickless模式。
(4)支持35種係統架構。
(5)FreeRTOS�睲PU支持M3/M4/M7內核的MPU(內存保護單元)。
(6)設計簡單易用,典型的內核使用大小範圍為4~9K。
(7)移植非常簡單,主要用C語言編寫。
(8)同時支持閤作式和搶占式任務。
(9)支持消息隊列、二值信號量、計數信號量、遞歸信號量和互斥信號量,可用於任務與任務間的消息傳遞和同步,以及任務與中斷間的消息傳遞和同步。
(10)支持優先級繼承方式的互斥信號量。
(11)擁有高效的軟件定時器。
(12)擁有強大的跟蹤執行函數。
(13)擁有堆棧溢齣檢查。
(14)提供豐富的、配置完整的工程例子。
(15)提供論壇技術支持,有可選的商業支持和許可版本。
(16)任務的數量不限。
(17)任務優先級數量不限。
(18)多個任務可以分配相同優先級,即支持時間片調度。
(19)具有免費的開發工具。
(20)具有免費的嵌入式軟件源碼。
(21)免版權費。
……
前言
萊特兄弟發明飛機的17年後(即1920年),多鏇翼無人飛行器誕生,此後便經曆瞭漫長的沉默期和醞釀期。隨著現代控製理論和技術的發展,以及集成電路、嵌入式微處理器和微機電技術的成功應用,在多鏇翼飛行器軟硬件和算法兩方麵均發展成熟的情況下,眾多和無人機産業相關的公司如雨後春筍般湧現,同時風險投資等各類資本也都紛紛湧入無人機産業。隨著多鏇翼無人飛行器在民用及消費類市場的普及和應用,整個行業對無人機相關專業領域的人纔需求也呈爆發式增長。無人機係統作為一個先進復雜的現代控製係統,涵蓋瞭材料、通信、電子、控製、數字信號處理和傳感器技術等各方麵的專業技術應用,因此也需要各個專業領域的技術人纔,很多高校也同時開設瞭相關專業。
現在,國內外與多鏇翼無人飛行器相關的研究論文尤其是針對飛控係統的論文非常豐富,但是國內針對飛控係統的教材和書籍以介紹理論知識居多,偏嚮應用的資料不夠豐富,而應用級彆的教材書籍正是廣大無人飛行器愛好者和基礎研究人員迫切需要的資料。正是在這個背景下,北京航空航天大學的林慶峰老師與武漢飛航科技有限公司共同閤作推齣瞭這本開發指南,希望能夠結閤國內外的研究成果和各自的研究技術及産品,為業界提供一個基礎學習和入門的資料。
本書為讀者提供瞭可以從零基礎開始學習的多鏇翼無人飛行器的基礎知識,包括無人機所涉及的機架、動力係統、飛控係統、遙控遙測係統、傳感器、衛星導航定位係統、光流定位係統、無綫圖傳係統和地麵測控站等方麵的基礎知識,這些內容主要在第1章介紹,是針對航模愛好者與初學者的入門參考資料。需要瞭解飛控係統硬件設計的讀者可以重點閱讀第2章,該章深入淺齣地介紹無人機飛控係統的硬件設計,處理器的選型和應用。在此基礎上,讀者可以進一步學習無人機飛控係統軟件開發的詳細流程與方法,包括嵌入式實時操作係統的相關知識、飛控係統的各種傳感器的數據采集和處理、自動控製的核心(即控製係統的狀態估計在無人機係統中的應用和開發),以及PID綫性控製規律的設計核心方案,這些內容主要在第6章、第7章和第8章中介紹,這一部分也是本書的重點內容。此外,通過本書,讀者還能夠瞭解到無人機的自主導航的相關知識,包括室內導航和室外導航的一些核心知識,以及避障係統的相關介紹。本書還介紹瞭針對無人機地麵測控站設計的核心技術、遙測數據鏈路的通信原理設計、飛控參數存儲加載與更新以及其他一些輔助功能的相關介紹。此外,本書還對無人機飛控係統的應用調試與檢測設備進行瞭詳細的介紹,因此對於希望學習瞭解無人機飛控軟件算法並且需要進行深入研究的讀者和愛好者,本書都是一種非常有價值的參考書籍。
本書主要由北京航空航天大學林慶峰老師及武漢飛航科技有限公司研發人員編寫而成,所有作者均有多年從事無人機設計研發及應用方麵的經驗。除三位主要作者的工作之外,本書還凝聚瞭武漢飛航科技有限公司技術團隊的眾多工程師的辛勤勞動,他們是徐凡、鄭森林、徐仕斌、吳誌雄、雷航、王飛、魏德明、畢野、楊金星、奚天麒、張瑋和張偉,在此對他們一一錶示感謝。此外,本書還得到瞭鄭州航空工業管理學院電子通信工程學院的陳宇老師的支持和指導。本書所介紹和闡述的飛控係統和其他各部分無人機設備及檢測設備均由武漢飛航科技有限公司提供,所介紹的實驗案例均可在該公司的光標係列飛控設備上運行。
由於編者水平所限,並且時間倉促,書中難免存在不妥之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者2017年3月
作為一名熱愛鑽研新技術,特彆是對新興的無人機技術充滿好奇心的電子信息工程專業大三學生,我一直在尋找一本能夠係統性地、深入淺齣地講解多鏇翼無人機嵌入式飛控原理和開發流程的書籍。市麵上確實有一些科普性質的讀物,或者專注於某個特定模塊的書,但往往缺乏將理論知識與實際開發緊密結閤的整體性。我所在的實驗室也購置瞭一些國外引進的教材,但它們在語言上存在一定的障礙,並且部分內容對於我們這些初學者來說,起點設置得略高,缺乏循序漸進的引導。尤其是在嵌入式係統開發方麵,很多書籍會涉及大量的底層硬件操作和實時操作係統(RTOS)的知識,這對於缺乏相關項目經驗的學生來說,理解起來會比較睏難,很容易望而卻步。我希望找到一本能從基礎概念講起,逐步深入到飛控算法、硬件選型、軟件架構設計,最終能夠指導我們動手實踐的書籍。這本書的標題《多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南》恰好觸動瞭我內心深處的渴望。我對於“嵌入式飛控開發”這幾個字尤為看重,因為這直接關係到如何讓無人機“飛起來”,並且具備穩定、精確的飛行能力。我一直認為,理論知識的掌握固然重要,但隻有通過實際的開發和調試,纔能真正理解其中的奧妙,並鍛煉齣解決實際工程問題的能力。因此,我非常期待這本書能在這些方麵提供詳實的指導,並且能像一本得力的“作戰手冊”一樣,幫助我剋服學習和開發過程中的重重睏難,最終能夠獨立完成一個簡單的無人機飛控係統。
評分作為一個長期關注航空航天技術發展的愛好者,我一直對飛行器的控製係統充滿好奇。多鏇翼無人機作為近年來發展迅速的一類飛行器,其“飛控係統”的設計和開發尤為引人注目。我曾經閱讀過一些關於無人機原理的科普讀物,但它們往往停留在宏觀層麵,缺乏對飛控係統具體實現的深入講解。我正在尋找一本能夠揭示飛控係統“內在奧秘”的書籍。我希望這本書能夠詳細闡述構成飛控係統的各個關鍵模塊,例如姿態傳感器(加速度計、陀螺儀)、磁力計、氣壓計、GPS等是如何工作的,以及它們的數據如何被融閤和處理。更重要的是,我希望這本書能夠深入講解飛控算法的數學原理和實現細節,例如如何通過解算得到精確的姿態和位置信息,以及如何設計齣穩定可靠的控製律來應對各種外部乾擾。在嵌入式開發方麵,我期待書中能提供關於微控製器選型、開發闆配置、以及常用的嵌入式開發工具和技巧的介紹,讓我能夠理解如何將這些算法轉化為可以在微型計算機上運行的代碼。
評分作為一名即將畢業的碩士研究生,我一直緻力於研究自主導航和控製係統。在我的研究方嚮中,多鏇翼無人機扮演著越來越重要的角色,它們在環境監測、智能安防、以及科學考察等領域展現齣巨大的應用潛力。我瞭解到,要實現無人機的智能化和自主化,關鍵在於其核心的“飛控係統”,而這通常需要深入的嵌入式開發知識。我一直以來都在尋找一本能夠深入探討飛控算法原理,同時又能提供詳細嵌入式實現指南的書籍。我的需求是,這本書不僅要包含經典的飛控算法,例如卡爾曼濾波、擴展卡爾曼濾波用於狀態估計,以及各種PID、LQR、MPC等控製策略的原理和應用,更要能夠細緻地講解如何在STM32、ESP32等主流嵌入式平颱上實現這些算法。我希望書中能夠包含詳細的硬件接口分析,例如如何連接加速度計、陀螺儀、氣壓計、GPS等傳感器,如何利用PWM輸齣控製電機的轉速,以及如何進行串行通信。如果書中能對飛控係統的軟件架構,例如任務調度、中斷處理、以及一些常見的嵌入式實時操作係統(如FreeRTOS)的應用有所闡述,我將感到非常欣慰。
評分我是一名熱愛DIY和電子製作的工程師,一直對無人機技術非常著迷。我曾嘗試過組裝和調試一些市麵上的無人機套件,但總覺得對底層飛控係統的工作原理瞭解不夠深入,尤其是如何從零開始設計和開發一個屬於自己的飛控係統。我一直在尋找一本能夠填補這一知識空白的書籍。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的導師一樣,循序漸進地引導我進入多鏇翼無人機嵌入式飛控的開發世界。我希望它能從飛控係統的基本組成部分開始介紹,例如傳感器模塊、處理器模塊、電機驅動模塊等等。更重要的是,我希望它能夠詳細講解飛控算法的實現過程,例如姿態估計、位置控製、以及路徑規劃等。在嵌入式開發方麵,我希望這本書能提供關於常用微控製器(如STM32係列)的開發環境搭建、代碼編寫、以及調試技巧的詳細指導。如果書中還能包含一些關於飛控係統硬件選型、電源管理、以及通信接口設計的實用建議,那將對我這樣的DIY愛好者來說是巨大的福音。我希望通過這本書,我能夠真正理解飛控係統的“內在邏輯”,並有能力動手實現自己的創意。
評分最近我對無人機領域産生瞭濃厚的興趣,特彆是那些能夠自主飛行、執行復雜任務的智能無人機。作為一個軟件開發愛好者,我一直對“嵌入式係統”這個概念充滿好奇,因為它代錶著將強大的計算能力集成到微小的硬件中,實現各種令人驚嘆的功能。當我在書店無意間翻到《多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南》這本書時,我立刻被它的標題吸引住瞭。我腦海中浮現齣許多關於無人機飛行的場景,從航拍到物流配送,再到農業植保,這些應用都離不開強大的“飛控係統”。而“嵌入式飛控開發”更是直指核心,這意味著這本書將帶領我深入瞭解無人機的大腦是如何工作的,以及如何通過編程和硬件的結閤來控製它的飛行。我尤其關心的是,這本書是否能提供清晰的流程圖和架構圖,幫助我理解飛控係統的整體設計思路,例如,傳感器數據如何采集、融閤,姿態解算算法是如何實現的,PID控製是如何工作的,以及如何將這些算法移植到嵌入式平颱上。我希望這本書不僅僅是理論的堆砌,更要注重實際操作的指導,甚至能提供一些代碼示例和開發闆的推薦,讓我能夠快速上手,甚至搭建自己的實驗平颱。
評分作為一名技術愛好者,我熱衷於探索各種前沿科技。近來,多鏇翼無人機憑藉其在各個領域的廣泛應用,成功吸引瞭我的目光。我深知,一個穩定、高效的“飛控係統”是無人機能夠順利運行的關鍵。我一直在尋找一本能夠深入剖析飛控係統原理,並指導嵌入式開發實踐的書籍。我希望這本書能夠從最基礎的概念講起,例如如何理解無人機的運動學和動力學模型,以及傳感器(如IMU、GPS)的工作原理。更重要的是,我期望書中能夠詳細介紹飛控算法的實現過程,例如如何進行姿態解算、如何設計PID控製迴路來穩定飛行,以及如何實現基本的路徑跟蹤功能。在嵌入式開發方麵,我希望這本書能夠提供關於主流嵌入式微控製器(如STM32)的開發指南,包括開發環境的搭建、代碼的編寫、調試以及固件的燒錄等。如果書中還能介紹一些關於飛控係統硬件接口設計、通信協議以及常見的飛控開源框架,那將極大地拓展我的視野,並為我未來的項目開發提供寶貴的啓示。
評分我是一名在某高校任教的教師,主要從事機器人與自動化領域的教學和研究工作。在我的教學過程中,多鏇翼無人機作為一種重要的實驗平颱和研究對象,越來越受到學生的關注。我一直在尋找一本能夠係統性地、理論與實踐相結閤地講解多鏇翼無人機嵌入式飛控開發的書籍,以供我的學生參考和學習。我期望這本書能夠覆蓋飛控係統的核心理論知識,例如傳感器融閤、狀態估計算法、以及飛行控製策略的設計。同時,我更希望這本書能夠深入探討如何在主流的嵌入式平颱(如ARM Cortex-M係列微控製器)上實現這些算法。我非常關注書中對於飛控係統軟件架構的設計、實時操作係統的應用、以及代碼優化等方麵的論述。此外,如果書中能夠包含一些經典的飛控算法的推導過程,並提供相應的代碼實現示例,或者給齣一些實際的開發案例,例如如何實現定點懸停、自動返航等功能,那將極大地提升教材的實用價值。我希望這本書能夠成為我指導學生進行飛控開發項目時的重要參考資料。
評分我是一名在校的大學生,主修的是電子信息工程專業,對各種電子設備和控製係統都有著濃厚的興趣。最近,我將目光投嚮瞭蓬勃發展的新興産業——無人機。我瞭解到,要讓一架無人機能夠穩定、精確地飛行,一個至關重要的部分就是“飛控係統”,而這個係統往往是集成在嵌入式的微控製器上的。因此,我一直在尋找一本能夠係統性地講解無人機飛控開發的書籍。我的期待是,這本書能夠從飛控係統的基本原理講起,例如如何理解和處理來自IMU(慣性測量單元)等傳感器的原始數據,如何通過姿態解算算法計算齣無人機的實時姿態信息,以及如何設計和實現PID等控製算法來穩定無人機的飛行。更重要的是,我希望這本書能夠詳細介紹如何將這些算法轉化為能夠在嵌入式平颱上運行的代碼,包括對嵌入式硬件的選型、開發環境的搭建、以及RTOS(實時操作係統)在飛控係統中的應用。如果這本書還能提供一些關於飛控係統的硬件接口設計、通信協議以及故障診斷方麵的知識,那就更完美瞭。我希望通過閱讀這本書,能夠建立起對無人機嵌入式飛控開發的全麵認識,並為將來從事相關領域的研發工作打下堅實的基礎。
評分我是一名對人工智能和機器人技術充滿熱情的計算機科學專業學生,最近我被多鏇翼無人機所展現齣的自主性和智能化能力深深吸引。我瞭解到,實現這些高級功能的核心在於其“飛控係統”,而這通常與低功耗、高性能的嵌入式係統緊密相關。我一直希望能夠深入理解飛控係統是如何工作的,並希望能夠參與到相關的開發實踐中。我正在尋找一本能夠幫助我 bridging the gap between software and hardware 的書籍。我期待這本書能從飛控係統的整體架構齣發,深入剖析各個模塊的功能,例如傳感器數據采集與處理、姿態解算、位置控製、以及運動規劃等。在嵌入式開發方麵,我希望能看到關於如何選擇閤適的嵌入式處理器、如何進行固件開發、以及如何利用實時操作係統來管理飛控任務的詳細介紹。如果書中能提供一些關於如何將機器學習算法(例如用於目標識彆或路徑規劃)集成到飛控係統中的思路和方法,那將對我來說是錦上添花,因為這正是我的興趣所在。
評分我是一名在職的軟件工程師,工作之餘我一直有學習新技術的習慣,近來我對無人機領域産生瞭濃厚的興趣,特彆是多鏇翼無人機的飛控係統。我瞭解到,飛控係統是無人機的大腦,它的穩定性和智能化程度直接決定瞭無人機的性能。我一直希望能夠深入瞭解飛控係統的開發過程,從而能夠將我的軟件開發經驗應用到這個令人興奮的領域。我正在尋找一本能夠提供係統性知識和實操指導的書籍。我期待這本書能夠從飛控係統的整體架構入手,逐一講解各個關鍵模塊的功能和實現原理,例如傳感器數據采集、姿態解算、位置控製、以及一些基礎的導航算法。在嵌入式開發方麵,我希望這本書能夠詳細介紹如何選擇閤適的嵌入式硬件平颱,如何搭建開發環境,以及如何編寫和調試嵌入式代碼。如果書中能夠包含一些關於飛控係統性能優化、故障排除以及安全性的討論,那將對我這樣有一定開發經驗的人來說非常有價值。
評分書不錯。請問課件在哪裏?
評分速度很快。東西很好
評分書很好,很是符閤胃口,傳統經典
評分學習,好好學習,知識就是力量。
評分書是雙11買的,今天纔算是完事,書第一次來共兩本書,一本好的一本殘的,如圖前三張照片,雙11嗎,貨比較多,可以理解,之後換貨,結果第二次書來瞭,包裝完好,這下應該沒問題瞭吧!拿迴來拆開包裝,傻瞭,如後四張圖,搞什麼呢!糊弄人嗎?這明顯是本破損書籍,你發過來乾嘛呀!果斷換,您不嫌纍,我就陪您一會兒。
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評分剛買的 有一頁切的不好
評分書角都磕破瞭,一直很信賴jd,這次物流隻能給差評瞭
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