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店鋪： 曠氏文豪圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302472568

商品編碼：15505553533

YL9409  9787302472568 9787302467359

多鏇翼無人飛行器嵌入式飛控開發指南

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**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**“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。

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**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**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**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**聲波傳感器簡介

 

5.9.1**聲波傳感器原理

 

5.9.2**聲波傳感器簡介

 

5.10**聲波傳感器的數據采集驅動和濾波

 

5.10.1**聲波傳感器數據采集驅動

 

5.10.2**聲波傳感器的濾波......................

四鏇翼無人飛行器設計

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從軍用到民用、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**的參考書，也可以作為相關技術人員的技術參考書。
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*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**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 

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