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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
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很好用，非常好

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