城堡里学无人机：原理、系统与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨浩 著

图书标签:

• 无人机
• 飞行原理
• 无人机系统
• 无人机实现
• 嵌入式系统
• 自动控制
• 机器人
• 航空航天
• DIY
• 开源硬件

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111575542

版次：1

商品编码：12198551

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：150

产品特色

编辑推荐

适读人群 ：无人机爱好者、无人机系统开发者、各行各业的无人机应用者、有意进入无人机行业的读者、相关院校和专业的师生
《城堡里学无人机：原理、系统与实现》主要内容：
无人机历史+姿态控制原理+硬件+数学模型的分析与使用+自动控制的实现与理解+职业与学习建议
《城堡里学无人机：原理、系统与实现》主要特点：
从原理、系统与实现三个角度理解无人机系统，深入浅出读懂复杂硬件与艰涩公式背后的逻辑，构建知识与实践之间的桥梁
《城堡里学无人机：原理、系统与实现》适合的读者：
无人机爱好者、无人机系统开发者、各行各业的无人机应用者、有意进入无人机行业的读者、相关院校和专业的师生

内容简介

《城堡里学无人机：原理、系统与实现》是一本关于无人机概念、原理、系统与实现的参考书，共分三篇，七个章节。主要内容有：无人机的故事、无人机的类型和控制方式、无人机的软硬件系统、无人机行业应用、以及学习无人机所需的基础技能和各种共享资源等相关知识。本书着重阐释了无人机行业、市场、读者职业三者之间的相互关系，并结合无人机实际应用和制作指导为读者提供进入无人机领域的各项知识，将实用性、趣味性、理论性充分融合，可以帮助读者尽快跨入无人机的世界。
《城堡里学无人机：原理、系统与实现》的主要读者是无人机领域的爱好者、从业者和其他行业的无人机应用者或有意应用无人机的那些读者，相关院校和专业的师生也可将此书当作培训教材或辅导教材使用。

作者简介

杨浩，华南理工大学控制理论与控制工程专业，无人机方向在读博士，具备较丰富的无人机技术知识及实现经验，具备多应用领域、多类型无人机机型设计，硬件、算法系统研发等项目经验及相关无人机企业顾问经验。著有《从刻漏到无人机：摘下控制学理论与工程的面具》一书，以“无人机中的城堡”为ID活跃于知乎平台，通过专栏写作、活动演讲、平台公开课等形式分享无人机技术、市场、发展等内容。

目录

序言
第一篇热身
第一章关于本书
1.1一本不仅关于无人机的书
1.2内容的核心是问题
1.3章节介绍
1.4如何使用本书
第二章我与无人机
2.1无人机和哪些职业有关？
2.2这些职业能从无人机获得什么？
第二篇认识无人机
第三章无人机的故事
3.1什么是无人机
3.2无人机的昨天
3.3数据视角理解当下的无人机
第四章不同类型的无人机与控制方式
4.1固定翼型无人机
4.2直升机型无人机
4.3多旋翼无人机
4.4涵道型无人机
4.5自转旋翼机
第三篇了解无人机
第五章走入无人机系统
5.1无人机硬件系统结构
5.2飞行控制系统
5.3控制器模块
5.4反馈模块
5.5动力系统
5.6机身
5.7有效负载系统
5.8地面系统
5.9能量单元
5.10设计举例
第六章深入无人机系统
6.1玩转坐标系
6.2坐标系间的数据转换
6.3无人机姿态
6.4多旋翼无人机数学模型
6.5控制的基础概念
6.6无人机控制的算法实现
第七章建议与资源详解
7.1付出与积累
7.2技术与焦虑
7.3工作与生活
7.4基础技能
7.5实用资源
目录结束语
附录词汇表
参考文献

《翱翔天际的智慧：现代飞行器的演进与未来展望》 内容梗概： 本书旨在勾勒出人类对飞行梦想的执着追求，以及由此催生的现代飞行器技术波澜壮阔的发展历程。从古人的朴素幻想，到早期飞行器的蹒跚起步，再到如今高性能、智能化飞机的广泛应用，本书将深入剖析影响飞行器设计的关键物理原理，追溯航空动力学、材料科学、电子工程等核心技术领域的演进脉络。同时，本书也将目光投向未来，探讨新兴的飞行器概念、前沿技术以及它们可能为人类社会带来的深刻变革。 第一章：飞行的本源——空气动力学的奥秘 本章将从最基本的物理概念出发，揭示空气动力学为何是理解飞行器设计的基石。我们将详细阐述升力、阻力、推力和重力这四大基本力的作用原理，并以伯努利原理和牛顿第三定律作为核心理论支撑，解释翼型如何产生升力，以及不同形状的机翼和机身如何影响空气流动和飞行效率。 升力的产生机制： 伯努利原理的直观解释： 通过对流体压强与速度关系的深入分析，说明翼面上表面空气流速快、压强小，下表面空气流速慢、压强大，从而形成向上的合力（升力）。我们将用生动的比喻和图示，帮助读者理解这一核心原理。 迎角的关键作用： 探讨翼型相对于气流的角度（迎角）如何影响升力的大小，并解释过大的迎角可能导致的失速现象。 流线型设计的意义： 分析不同翼型（如圆形、扁平、弯曲等）在升力产生上的差异，以及流线型设计如何最大限度地减小空气阻力。 阻力的类型与控制： 摩擦阻力： 讲解流体在物体表面流动产生的粘滞力，以及表面光滑度对摩擦阻力的影响。 压差阻力（形状阻力）： 分析物体后方低压区与前方高压区形成的阻力，强调流线型设计对抗压差阻力的重要性。 诱导阻力： 探讨机翼尖端涡流产生的额外阻力，以及翼尖小翼等减阻措施的原理。 激波阻力： 在跨音速和超音速流动中，解释激波的形成及其带来的巨大阻力，并介绍超音速翼型的设计特点。 推力与重力的平衡： 推力产生方式的多样性： 介绍螺旋桨、喷气发动机、火箭发动机等不同推进方式的基本原理。 重力对飞行的限制： 阐述飞行器自身重量以及有效载荷如何转化为重力，以及升力如何对抗重力以实现飞行。 第二章：动力之源——航空动力系统的演进 本章将聚焦于驱动飞行器翱翔天空的“心脏”——动力系统。我们将回顾从早期蒸汽动力到现代涡轮喷气发动机的漫长发展过程，并深入探讨不同类型发动机的工作原理、优缺点及其在不同飞行器上的应用。 内燃机与螺旋桨时代： 往复式发动机： 介绍其基本工作原理（进气、压缩、燃烧、排气），以及它如何通过曲轴带动螺旋桨旋转产生推力。 螺旋桨设计： 探讨螺旋桨叶片形状、数量、角度等参数对效率的影响。 涡轮喷气发动机的革命： 空气动力学基础： 再次强调压强和速度在涡轮喷气发动机工作中的核心作用。 基本工作循环（布莱顿循环）： 详细解析进气、压缩、燃烧、膨胀、排气等五个核心环节，说明空气如何通过发动机加速并产生强大的推力。 不同类型涡轮喷气发动机： 涡轮喷气发动机（Turbojet）： 最早的喷气发动机，直接喷出高速气流产生推力。 涡轮风扇发动机（Turbofan）： 通过增加涵道风扇，将一部分空气绕过核心机，提高燃油效率和推力，是现代商用飞机的主流动力。 涡轮螺旋桨发动机（Turboprop）： 将部分发动机功率用于驱动螺旋桨，效率高，适用于低速和中速飞行。 涡轮轴发动机（Turboshaft）： 将发动机功率用于驱动旋翼（如直升机），适用于垂直起降和悬停。 火箭发动机： 冲压发动机（Ramjet）与超燃冲压发动机（Scramjet）： 介绍它们在超高速飞行中的独特优势，以及与传统航空发动机的区别。 火箭发动机的原理： 讲解其依靠携带氧化剂和燃料，不依赖外部空气实现高速推进的特点，以及在太空探索中的关键作用。 第三章：结构与材料——飞行器的骨骼与血肉 本章将深入剖析构成飞行器的结构和材料，它们是如何在保证强度的同时，最大限度地减轻重量，从而提高飞行性能和燃油效率的。我们将回顾材料科学的进步如何深刻地影响了航空工业。 传统航空材料： 铝合金： 曾经的主流材料，介绍其轻质、强度高、加工性好的特点，以及在早期飞机制造中的广泛应用。 钢材： 在高强度结构件中的应用，以及其重量上的劣势。 木材与织物： 在早期飞行器中的应用，以及其局限性。 现代航空材料的突破： 钛合金： 具有优异的耐高温、高强度、抗腐蚀性，在发动机和结构件中的应用。 复合材料（Composite Materials）： 碳纤维增强聚合物（CFRP）： 介绍其轻质、高强度、高刚度的特性，以及在飞机主结构（如机翼、机身）上的革命性应用，大幅减重和提高效率。 玻璃纤维增强聚合物（GFRP）： 成本较低，适用于某些非关键结构件。 蜂窝结构（Honeycomb Structures）： 轻质高强度的夹层结构，广泛用于机翼蒙皮等。 结构设计原则： 受力分析： 讲解飞机在飞行过程中承受的各种载荷（如升力、重力、推力、惯性力等）。 应力与应变： 分析材料在载荷下的表现。 整体结构与局部结构： 介绍机身、机翼、尾翼等主要部件的设计要求。 抗疲劳设计： 考虑材料在长期重复载荷下的性能衰减。 第四章：导航与控制——智慧的飞翔 本章将探讨如何引导飞行器精准地飞向目的地，并保持稳定姿态的关键技术——导航与控制系统。我们将追溯从机械式仪表到现代化电子飞控系统的发展历程。 导航系统的演进： 视觉导航与地图： 最早的导航方式，及其局限性。 罗盘与陀螺仪： 介绍其基本原理和在航向指示中的作用。 无线电导航： VOR/DME、ILS等系统在地面引导中的应用。 惯性导航系统（INS）： 基于惯性传感器的自主导航，不受外部信号干扰。 全球定位系统（GPS）： 现代飞机最主要的导航手段，及其工作原理。 多传感器融合导航： 结合多种导航信息，提高导航精度和可靠性。 飞行控制系统的发展： 机械式操纵系统： 通过钢索、连杆等传递操纵指令。 液压助力系统： 减轻操纵杆的操纵力。 电传操纵系统（Fly-by-Wire）： 传感器： 接收飞行员的操纵指令。 计算机： 对指令进行处理和优化，生成控制信号。 执行机构： 控制飞机的舵面（副翼、升降舵、方向舵、襟翼等）偏转。 优势： 提高操纵精度、安全性、燃油效率，并实现飞行包线保护。 自动驾驶系统： 实现飞机自动起飞、巡航、降落等功能。 第五章：航空电子学——飞机的“大脑”与“感官” 本章将聚焦于构成现代飞行器“智慧”的航空电子系统，包括通信、雷达、传感器、信息处理等。我们将看到电子技术的进步如何让飞行器更加安全、高效和智能。 通信系统： 空地通信： 与地面管制单位的语音和数据通信。 空空通信： 飞行器之间的通信。 卫星通信： 实现远程通信覆盖。 雷达系统： 气象雷达： 探测天气状况。 导航雷达： 辅助导航和避障。 搜索雷达（军用）： 探测敌方目标。 传感器网络： 空速管、高度表、姿态指示器： 提供基本飞行参数。 光学传感器、红外传感器： 用于侦察和目标识别。 态势感知系统： 整合来自不同传感器的数据，为飞行员提供全面的战场或环境态势。 信息处理与显示： 中央计算机： 处理大量飞行数据。 多功能显示器（MFD）： 以直观的方式向飞行员展示关键信息。 平视显示器（HUD）： 将关键飞行信息投射到飞行员视野前方，减少视线转移。 第六章：飞行器的未来——探索与创新 本章将超越当前，展望飞行器的未来发展方向。我们将探讨新兴技术、设计理念以及它们可能带来的颠覆性变革。 电动与混合动力飞行器： 电池技术进步： 驱动电池能量密度提升，为电动飞行器提供可能。 效率提升与环境影响： 探讨电动和混合动力飞行器在降低排放和噪音方面的优势。 超音速与高超音速飞行： 突破音障的挑战： 再次讨论激波阻力、热负荷等问题。 新兴推进技术： 冲压发动机、超燃冲压发动机等在超高速飞行中的应用前景。 商业与军事应用： 探讨超音速客机和高超音速武器的发展。 无人机技术的深化与拓展： 人工智能与自主性： 无人机在感知、决策、执行方面的智能化提升。 多平台协同： 无人机集群作战与任务执行。 城市空中交通（UAM）： 垂直起降飞行器（eVTOL）在城市交通中的应用。 太空飞行与可重复使用航天器： 私人航天企业的影响： 降低太空探索的成本，推动技术创新。 可重复使用火箭与飞船： 提高航天活动的经济性。 月球与火星探索： 面临的挑战与未来的机遇。 仿生飞行： 模仿自然界的飞行机制： 鸟类、昆虫等飞行方式对飞行器设计的启发。 微型飞行器与生物混合飞行器： 探索新的飞行可能性。 结论： 《翱翔天际的智慧：现代飞行器的演进与未来展望》将带领读者踏上一段充满知识与启发的旅程。通过深入浅出的讲解，本书不仅能帮助读者理解飞行器背后复杂的科学原理和工程技术，更能激发对未来飞行探索的无限遐想。从对空气动力学基本定律的解析，到对尖端材料和智能控制系统的剖析，再到对未来飞行器形态的展望，本书致力于为对航空航天领域感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角，共同见证人类不断突破界限、实现飞天梦想的壮丽篇章。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我眼前一亮！我一直对那些在空中飞舞的“小精灵”们充满了好奇，但又觉得无人机技术高深莫测，就像是一座难以逾越的城堡。直到我翻开《城堡里学无人机：原理、系统与实现》，这种感觉才逐渐消散。作者用一种非常生动形象的方式，把复杂的概念拆解开来，仿佛真的领着我们在城堡里一层层地探索。我特别喜欢其中关于“感知”的那部分，它详细地解释了无人机是如何“看”世界的，用了哪些传感器，这些传感器又是如何工作的。就好像我们走进城堡的瞭望塔，通过各种仪器观察外部环境一样。书里没有那种枯燥的公式堆砌，而是通过一个个实际的例子，比如如何让无人机避开障碍物，如何让它稳定地悬停在空中，让我深刻理解了理论的实际应用。而且，作者在介绍无人机的“大脑”——飞控系统时，也写得非常透彻。我以前总以为飞控是多么神秘的东西，看了这本书才知道，原来它是由一个个模块组成的，每个模块都有自己的职责，协同工作才能让无人机安全高效地飞行。这种“抽丝剥茧”的讲解方式，让我在学习过程中一点都不觉得吃力，反而充满了发现的乐趣。我尤其佩服作者将“系统”这个概念融入讲解，让我明白无人机不仅仅是硬件的堆砌，更是软硬件高度集成的智慧体。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“实现”部分，尤其是涉及“硬件选择与集成”的章节，真的给我带来了极大的启发。作为一名爱好者，我常常在构思自己的无人机项目时，被各种型号的电机、电池、电调搞得眼花缭乱。但这本书就像是一位经验丰富的向导，它用清晰的图表和详实的参数，帮助我理解了不同组件之间的匹配关系，以及如何根据我的具体需求（比如载重、续航、速度）来做出最优的选择。我记得其中一个关于“电力系统”的讲解，让我一下子明白了为什么有些无人机飞得久，有些飞得快，以及如何通过选择合适的电池容量和放电倍率来达到预期的目标。此外，书中对“机体结构”的分析也让我受益匪浅，它不仅仅介绍了不同材料的优缺点，还讨论了结构设计对无人机气动性能和强度的影响。这让我明白，原来一架稳定的无人机，其“骨架”设计是如此重要。更重要的是，书中还提供了一些关于“安全”和“法规”的注意事项，这对于一个新手来说，是极其宝贵的指导。让我知道在享受技术乐趣的同时，也要遵守规则，确保飞行安全。

评分☆☆☆☆☆

我个人最欣赏这本书的“系统”和“集成”的视角，它让我不再把无人机看作一个孤立的机器，而是理解为一个复杂而精密的系统工程。作者在讲解“传感器”部分时，并没有简单地罗列种类，而是花了大量篇幅去介绍不同传感器（如IMU、GPS、气压计）的工作原理、数据融合方法以及它们在提升无人机导航精度和稳定性方面所起到的关键作用。这就像是在探索城堡的每一个房间，了解它们的功用，然后将这些信息整合成一幅完整的地图。我尤其喜欢书中对“飞控系统”的剖析，它清晰地描绘了飞控系统是如何接收来自传感器和遥控器的指令，然后通过复杂的算法进行决策，并最终控制执行机构（如电机）的。这种“从输入到输出”的逻辑流程，让我对无人机的智能飞行有了更深的理解。书中的“通信协议”章节也让我大开眼界，了解了无人机与地面站之间如何高效、可靠地交换信息，这对于实现远程控制和数据传输至关重要。总而言之，这本书让我看到了一个完整的无人机生态系统，从硬件到软件，从原理到应用，都得到了详尽而深入的解读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“实现”部分，简直就是为我这样的动手派量身打造的！我一直觉得，光懂原理是不够的，真正能让它飞起来，才能算是掌握了这项技术。而《城堡里学无人机》恰恰做到了这一点，它不仅仅告诉你“是什么”，更告诉你“怎么做”。在“执行机构”那一章节，作者详细地讲解了如何根据需求选择合适的电机、电子调速器（ESC）和螺旋桨，甚至还给出了具体的选型建议和计算公式。这对我来说，就像是得到了一个详尽的“装备指南”，让我可以根据自己的项目需求，一步步搭建出属于自己的无人机。更让我惊喜的是，书中还涉及到了“地面站”和“遥控器”的原理与使用，我以前总觉得这些东西很神秘，看了书之后才发现，原来它们是如此的直观和易于操作。作者甚至还分享了一些调试技巧，比如如何调整PID参数来获得更平滑的飞行姿态，如何排除一些常见的飞行故障。这就像是在城堡里开启了“实操训练场”，让我可以在理论学习的基础上，快速地将知识转化为实践。我迫不及待地想按照书里的指导，动手组装一架属于自己的无人机，体验那种从无到有的成就感。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿到这本书的时候，我有点担心它会不会太理论化，毕竟“原理”和“实现”听起来就带着点技术宅的气息。但读了几章之后，我完全被打消了疑虑。这本书在“系统”的讲解上做得非常出色，让我对整个无人机的工作流程有了一个全新的认识。它没有孤立地介绍某个部件，而是将各个部分有机地联系起来，展示了它们如何协同工作，最终达成飞行的目标。我记得有一章详细讲了“动力系统”，不仅介绍了不同类型的电机和螺旋桨，还分析了它们在不同飞行场景下的优劣势，以及如何通过调整参数来优化性能。这让我明白，原来让无人机飞得更稳、更久，背后有这么多精妙的设计。此外，“通信系统”的章节也让我受益匪浅，书中用通俗易懂的语言解释了遥控信号的传输原理，以及如何确保通信的稳定性和安全性。这就像是在城堡里搭建了无数条秘密通道，确保信息畅通无阻。最让我印象深刻的是，作者在介绍“任务规划”时，不仅仅停留在理论层面，还给出了一些实际的案例，比如如何规划航线以完成测绘任务，如何设置参数来保证拍摄的稳定性。这让我看到了无人机在现实世界中的巨大潜力，也让我对手中的这本“钥匙”充满了信心。

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