多旋翼無人機系統與應用

多旋翼無人機系統與應用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

彭誠
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具体描述

  本書從技術與應用相結合的角度,系統地介紹了多旋翼無人機系統的基本理論、設計方法與應用示範。全書内容包括多旋翼無人機的基本概念、飛行原理與動力學建模、系統搆成與實現、空氣動力學、導航資訊融合、姿態穩定與航跡跟踪控制、故障容錯控制、載荷系統以及應用示範。

  本書適合多旋翼無人機領域的技術人員閲讀,也可以作爲高等院校無人機專業高年級本科生和研究生的教學參考。
好的,这是一份关于一本不同书籍的详细介绍,其内容与《多旋翼无人机系统与应用》无关: --- 《星尘轨迹:宇宙航行者的史诗》 一部跨越数代人的太空歌剧,探索人类在浩瀚宇宙中的位置与命运。 引言:群星的召唤 自古以来,人类便仰望星空,梦想着挣脱地球的束缚。然而,真正的星际航行并非科幻小说中描绘的轻松跃迁。当人类文明在公元23世纪终于掌握了“曲率驱动”技术,并组建了庞大的“星际探索联盟”(IEA)时,他们面对的并非空旷的疆域,而是充满未知、古老且强大的宇宙势力。 《星尘轨迹》的故事,始于地球历2450年,人类正式启动“阿卡迪亚计划”——向仙女座星系边缘派遣第一支具备殖民潜力的远征舰队。本书不是一部关于技术手册或工程学的著作,而是一部关于选择、牺牲、文化冲突与生命意义的宏大叙事。 第一部分:远航者的黎明与挑战 第1章:曲率引擎的秘密与代价 本书详细剖析了早期曲率驱动技术的原理,着重描述了这种技术如何改变了社会结构与资源分配。它不仅仅是物理学的突破,更是哲学上的挑战——当光速不再是限制时,时间、距离以及文明的延续性如何被重新定义?书中通过描绘“远征号”旗舰“赫尔墨斯”的内部运作,展现了船员们在漫长旅程中承受的心理压力,以及技术维护团队如何与那些近乎失传的古老蓝图作斗争。 第2章:第一接触:寂静的遗迹 远征舰队抵达目标星域“塞拉斯盆地”时,并未发现生命迹象,而是遭遇了一系列令人费解的、超乎理解的工程遗迹。这些遗迹的规模远超人类想象,其建造材料和能量场模型完全不符合已知的宇宙物理定律。本书花了大量篇幅,深入探讨考古学家和语言学家团队如何解读这些“前文明”留下的信息碎片,揭示了宇宙中可能存在着比人类更古老、更先进的智能生命形式——“构造者”。 第3章:政治的阴影:地球联盟的衰落 随着远航时间的推移,地球本土的政治局势发生了剧变。资源的过度集中与对星际技术垄断的渴望,导致了地球联盟的分裂。本书通过截获的加密通讯和内部报告,揭示了后方权力集团试图利用远征舰队的发现作为政治筹码,甚至策划了针对“赫尔墨斯”的秘密干预行动。这使得星际航行者们不仅要面对宇宙的冷酷,还要警惕来自自己母星的威胁。 第二部分:边境的法则与异域文明 第4章:灰烬行者:游牧贸易者的生态 在星际航行的边缘地带,存在着一群被称为“灰烬行者”的跨物种游牧文明。他们不依附于任何行星,依靠捕获小行星带的稀有矿物,并进行星际间的非正规贸易维生。本书详细描绘了与这些文明的互动过程,包括他们独特的社会契约、基于信用点而非货币的交易体系,以及他们对“定居者”的深刻不信任感。 第5章:‘低语之网’与信息战争 本书探索了信息在星际尺度上传播的复杂性。当通信延迟达到数十年时,信息的真实性如何被操纵?“低语之网”是一种非物理性的信息交换媒介,它被书中描绘为一种潜伏在引力波中的加密网络,是多个种族间进行间谍活动和意识渗透的主要工具。书中记录了一次关键的“信息清除行动”,展示了知识与谎言在星际政治中的决定性作用。 第6章:泽诺尼亚的迷宫:生物工程的悖论 远征队在一次意外的虫洞穿越中,抵达了一个名为“泽诺尼亚”的行星系统。这里的文明高度依赖生物工程,他们的城市、工具乃至个体生命形态都是经过精密设计的有机体。然而,这种完美的设计带来了深刻的伦理困境——当生命可以被编程时,自由意志的边界在哪里?主角小队必须在一个道德模糊的环境中,决定是保持距离,还是介入一场由“完美设计”引发的物种内部冲突。 第三部分:存在的终极追问 第7章:构造者的回响:时间悖论的陷阱 随着对“构造者”遗迹的深入研究,主角团队发现了一个惊人的事实:这些前文明的消失并非源于战争或资源耗尽,而是源于对“时间本身”的干预尝试。本书详尽描述了他们如何构建一个能够影响过去和未来的宏大装置,以及这种尝试最终如何导致他们自身的“时间坍缩”。这部分内容深入探讨了物理学界关于时间旅行与因果律的激烈争论。 第8章:意识上传与数字永生 在经历了多次生离死别后,远征舰队内部开始出现“意识上传”的浪潮。一些船员选择将自己的心智上传至旗舰的主控AI“奥德赛”中,以求得永恒的数字存在。本书通过对这些数字生命体的访谈,审视了何为“存在”——是碳基的生命体验,还是纯粹的信息流?这种选择对人类文明的未来意味着什么? 第9章:归途或新生:星尘的选择 在故事的最高潮,远征队面临一个抉择:是带着所有发现返回已然衰败的地球,还是利用构造者遗留的技术,在新的星系建立一个完全独立于旧秩序的新文明?本书以一场关于“继承”与“超越”的激烈辩论收尾,最终,主角们选择了一条更艰难的道路——不是回归,而是向着更遥远的、未知的星域继续前进,将人类文明的火种,播撒在更深邃的宇宙背景之中。 结语:未完待续的航程 《星尘轨迹》不是一个封闭的故事,它代表了一种永恒的探索精神。它迫使读者思考:当人类克服了地球的限制,我们最终要面对的敌人,究竟是宇宙的广阔,还是我们自身的局限?这本书献给所有相信人类的未来,在群星之中。 ---

著者信息

图书目录

第1章 緒論
參考文獻

第2章 多旋翼無人機的飛行原理與動力學建模
2.1 多旋翼無人機的飛行原理
2.2 多旋翼無人機的動力學建模
2.2.1 坐標及坐標轉換關係
2.2.2 多旋翼無人機動力學方程
2.2.3 多旋翼無人機運動學方程
2.2.4 多旋翼無人機控制關係方程
2.2.5 多旋翼無人機運動方程組
2.2.6 多旋翼無人機的機動性能分析
2.3 多旋翼無人機穩定飛行基本條件
2.3.1 無人機硬件可靠性
2.3.2 無人機軟件可靠性
參考文獻

第3章 多旋翼無人機系統構成與實現
3.1 執行單元
3.1.1 螺旋槳
3.1.2 電機與電調
3.2 飛行控制系統
3.3 地面站系統
3.4 導航系統
3.5 測控鏈路
3.5.1 長距離遙控遙測裝置
3.5.2 高清無線數字視頻發射機
3.5.3 手持高清無線視頻接收機
3.6 多旋翼無人機系統自主控制體系結構
參考文獻

第4章 多旋翼無人機空氣動力學
4.1 概述
4.2 低雷諾數下的多旋翼系統
4.2.1 考慮空氣黏度的旋翼氣動理論計算
4.2.2 考慮旋翼間干擾的多旋翼系統
4.2.3 黏性效應和翼間干擾的影響
4.3 數值模擬方法及驗證
4.3.1 旋翼數值模擬方法
4.3.2 單旋翼數值模擬
4.3.3 單旋翼實驗驗證
4.4 共軸雙旋翼單元氣動特性分析
4.5 非平面式雙旋翼單元氣動特性分析
4.5.1 非平面雙旋翼實驗研究
4.5.2 非平面雙旋翼氣動特性數值模擬
4.6 非平面式雙旋翼單元來流實驗研究
4.6.1 實驗設計
4.6.2 非平面旋翼實驗結果分析
參考文獻

第5章 多旋翼無人機導航資訊融合
5.1 引言
5.2 傳感器特性分析與數據預處理
5.2.1 傳感器介紹與特性分析
5.2.2 傳感器誤差分析與校正
5.3 多旋翼無人機姿態資訊融合
5.3.1 非線性姿態角資訊融合系統建模
5.3.2 姿態資訊融合算法設計
5.3.3 姿態資訊融合實驗與分析
5.4 多旋翼無人機位置、速度資訊融合
5.4.1 水平方向速度和位置資訊融合
5.4.2 垂直方向速度和位置資訊融合
5.5 低成本組合導航傳感器特性分析與預處理
5.5.1 組合導航傳感器特性分析
5.5.2 INS誤差源分析及預處理
5.5.3 磁力計/氣壓高度計/GNSS誤差建模和預處理
5.6 低成本組合導航資訊融合
5.6.1 組合導航資訊算法選定
5.6.2 高維數EKF算法設計
5.6.3 組合導航EKF初始對準及方差自適應整定
5.6.4 EKF-CPF動態容錯算法
5.6.5 組合導航EKF-CPF仿真設計與驗證
5.6.6 組合導航EKF-CPF算法實測分析
5.7 多旋翼無人機狀態感知
參考文獻

第6章 多旋翼無人機姿態穩定與航跡跟踪控制
6.1 概述
6.2 多旋翼無人機姿態穩定控制器設計與實驗
6.2.1 多旋翼無人機姿態穩定控制模型
6.2.2 自適應徑向基神經網絡的反步滑模姿態穩定控制器設計
6.2.3 自適應徑向基神經網絡的反步滑模姿態穩定控制仿真驗證
6.3 多旋翼無人機航跡跟踪控制器設計與實驗
6.3.1 自抗擾航跡跟踪控制器
6.3.2 線性自抗擾航跡跟踪控制器
6.3.3 傾斜轉彎模式自主軌跡跟踪控制器
6.4 多旋翼無人機姿態抗飽和控制器設計與實驗
6.4.1 無人機偏航靜態抗飽和控制
6.4.2 無人機偏航抗積分飽和控制
參考文獻

第7章 多旋翼無人機的故障容錯控制
7.1 概述
7.2 多旋翼無人機執行單元的故障模型
7.2.1 直流電動機的數學模型
7.2.2 驅動電路板故障
7.2.3 旋翼的升力模型
7.2.4 執行單元升力故障模型
7.3 十二旋翼無人機增益型故障容錯控制
7.3.1 增益型故障情況下十二旋翼無人機的數學模型
7.3.2 十二旋翼無人機增益型故障檢測算法設計
7.3.3 多旋翼無人機增益型故障重構容錯控制器設計
7.3.4 十二旋翼無人機增益型故障容錯控制仿真實驗
7.3.5 對比四旋翼無人機增益型故障容錯控制
7.4 十二旋翼無人機執行單元失效型故障容錯控制
7.4.1 四旋翼無人機故障下的動力學特性
7.4.2 十二旋翼無人機的失效型故障下的動力學分析
7.4.3 十二旋翼無人機失效型故障的故障檢測算法
7.4.4 十二旋翼無人機失效型故障容錯控制仿真實驗
7.5 六旋翼無人機容錯控制
7.5.1 執行單元故障檢測與診斷系統
7.5.2 基於最優分類面的故障診斷算法
7.5.3 基於擴展卡爾曼濾波算法的故障觀測器
7.5.4 自重構控制算法
參考文獻

第8章 多旋翼無人機載荷系統
8.1 光電載荷雲台設計
8.1.1 光電載荷雲台
8.1.2 光電載荷雲台靜力學分析
8.1.3 光電載荷雲台振動分析
8.1.4 光電載荷雲台結構優化
8.1.5 光電載荷雲台控制系統設計
8.1.6 光電載荷雲台複合補償控制方法
8.1.7 系統設計與實驗分析
8.2 生物製劑投放裝置設計
8.3 農藥噴灑裝置設計
參考文獻

第9章 多旋翼無人機應用示範
9.1 生物防治應用
9.1.1 基於多旋翼無人機的智能投放系統應用示範
9.1.2 基於多旋翼無人機的智能投放系統標準化操作流程
9.2 精準農業應用
9.2.1 多旋翼無人機光譜遙感系統
9.2.2 水稻氮元素光譜實驗分析
9.2.3 水稻葉片資訊獲取與分析
9.2.4 基於多旋翼無人機的遙感數據採集系統標準化操作流程
參考文獻

 

图书序言

  • ISBN:9786263321069
  • 規格:平裝 / 372頁 / 17 x 23 x 1.86 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读



  多旋翼無人機作為一個具有巨大市場潜力的新興産品,得到了中國內外研究者的廣泛重視。作者所在研究團隊自2007年成立以來,進行了一系列多旋翼無人機相關關鍵技術突破和整機的研發工作,經過11年的研究積累,研製了具有完全自主知識産權的H6、CQ8、CH12、CQ16、CQH36系列10餘款的工業無人機産品,完成了實驗室技術研發及批量試用,目前正在農牧業、警察、電力、應急搶險等領域進行産業化推廣。

  本書是作者在多旋翼無人機研究工作的基礎上,結合所在團隊的研究成果及中國內外研究進展編著而成的,系統地介紹了多旋翼無人機系統基本理論、設計方法與應用示範。

  本書在介紹多旋翼無人機基礎知識的基礎上,對當前多旋翼無人機相關領域的先進研究、熱點問題進行了分析。第1章主要介紹了多旋翼無人機的基本概念、發展歷程、研究概況與應用。第2章主要介紹了多旋翼無人機的飛行原理與動力學建模,給出了多旋翼無人機穩定飛行的基本條件。第3章主要介紹了多旋翼無人機系統構成與實現,針對多旋翼無人機系統中的執行單元、飛行控制系統、地面站系統、導航系統、測控鏈路及其自主控制體系結構分別加以闡述。第4章主要討論了多旋翼無人機的空氣動力學,分別分析了在低雷諾數條件下的共軸雙旋翼單元氣動特性與非平面式雙旋翼單元氣動特性。第5章主要研究了多旋翼無人機導航資訊融合,設計了多旋翼無人機的姿態資訊融合算法與位置、速度資訊融合算法。考慮到多旋翼無人機的低成本化趨勢,進一步設計了低成本組合導航系統及具有主動容錯能力的數據融合算法。最後簡要介紹了多旋翼無人機的狀態感知理論。第6章主要研究了多旋翼無人機的姿態穩定與航跡跟蹤控制,為保證無人機達到姿態穩定,設計了姿態穩定控制器。在執行器飽和情況下,設計了姿態抗飽和控制器。進一步為實現精確航跡跟蹤目標,設計了航跡跟蹤控制器。第7章主要介紹了多旋翼無人機故障容錯控制。針對十二旋翼無人機與六旋翼無人機分別設計了增益型故障的容錯控制策略與執行單元失效故障容錯控制策略。第8章主要介紹了多旋翼無人機載荷系統。重點介紹了作者團隊自主研發的機載光電載荷裝置、機載雲臺及其穩像控制、生物製劑投放載荷裝置以及農藥噴灑載荷裝置。第9章主要介紹了作者團隊自主研發的多旋翼無人機相關應用示範,重點介紹了在生物防治與精準農業上的應用。

  本書的研究内容總結了作者團隊的研究成果,特別感謝與作者共同研究並對這些研究成果做出貢獻的研究人員:宫勛、雷瑶、趙常均、張欣、王日俊、徐東甫、裴信彪、王純陽、裴彦華。

  近年來,多旋翼無人機研究發展迅速,不斷取得新的進展。作者雖然力圖在本書中能夠體現多旋翼無人機的主要進展,但由於多旋翼無人機技術不斷發展,再加之作者水平有限,難以全面、完整地對當前研究前沿及熱點問題一一探討。書中存在的不妥之處,敬請讀者批評指正,在此不勝感激。

用户评价

评分

這本《多旋翼無人機系統與應用》光聽名字就讓人聯想到複雜的工程問題被系統性地拆解與闡述,這對我這種習慣從工程學角度切入問題的讀者來說,吸引力極大。我期待看到的內容是關於「可靠性工程」的章節。無人機在執行高風險任務,例如搜救或基礎設施檢測時,故障排除和冗餘設計是重中之重。書中是否探討了多餘度的電源管理系統?或者在單個馬達失效時,如何透過即時的推力重新分配來維持基本姿態的控制律?這些都是考驗系統設計水準的地方。如果作者能夠提供一些實際的故障模擬案例分析,並展示如何透過優化軟體演算法來提升整體任務的成功率,那麼這本書的學術價值和產業實務價值就能完美結合。我不只是想知道它怎麼飛,更想知道它在「快壞掉」或「已經壞掉一部分」時,還能撐多久。

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說實在話,現在市面上的無人機書籍常常給人一種「浮光掠影」的感覺,教你怎麼飛,但對於背後的電路、電控、通訊鏈路設計卻語焉不詳。我特別關注《多旋翼無人機系統與應用》這種標榜「系統」的著作,因為我們需要的不是另一個操作手冊,而是能讓我們理解「為什麼這樣設計會穩定」的底層邏輯。我希望書中能夠對比幾種主流的飛控韌體架構,像是 PX4 與 ArduPilot 在不同應用情境下的優劣,而不是泛泛而談。更進一步來說,如果能深入探討慣性測量單元(IMU)的校準程序,以及如何透過軟體補償感測器雜訊對飛行姿態的影響,那這本書的實用價值就會直線飆升。畢竟,在多變的氣候條件下,一次精準的感測器數據處理,可能就是任務成敗的關鍵。對於希望自行開發客製化無人機平台的工程師來說,這種底層的系統知識才是建立競爭力的核心。

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這本《多旋翼無人機系統與應用》看來是專門為我們台灣的工程師和技術愛好者量身打造的參考書。光是書名就讓人感覺到一種紮實的技術深度,特別是「系統」這個詞,暗示了內容絕對不只是停留在操作層面,而是會深入探討無人機從硬體設計、飛控演算法到地面站軟體的整體架構。我猜測內容肯定涵蓋了從六軸、八軸等不同構型的設計考量,像是如何平衡載重能力與續航時間的取捨,這在我們追求精準農業和基礎建設巡檢的應用場景中,是極為關鍵的決策點。此外,關於「應用」的部分,我期望它能多著墨於台灣在地化的案例,例如在山區複雜地形下的穩定飛行技術,或是如何整合高解析度光學感測器進行精確的環境監測。如果能附帶一些符合台灣法規(像是民航局的規範)的實際操作建議,那就更完美了,畢竟法規遵循是推動無人機產業發展的基石,一本好的技術書不應該忽略這一塊。總之,從書名來看,這本書很有潛力成為我們手中不可或缺的技術寶典,對於想從初階玩家晉升到專業系統整合者的讀者來說,絕對是值得投資的對象。

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讀到這本書的書名,我的第一個念頭是:終於有一本可能涵蓋「應用端整合」的書了!我們現在的無人機市場,早已不是單純的硬體競賽,而是軟硬體、數據鏈與上層分析軟體的整合戰。如果《多旋翼無人機系統與應用》能提供關於任務規劃軟體(Mission Planning Software)與機載電腦(Onboard Computer)間的介面標準探討,那將會非常實用。例如,如何高效地將機上處理好的影像數據,透過壓縮和加密技術,即時回傳給地面站進行視覺辨識?特別是在 5G 環境還不夠普及的偏遠地區,傳統的數傳電臺的頻譜規劃和干擾抑制技術是否也有所著墨?這類跨領域的通訊與計算整合議題,往往是台灣本地開發團隊面臨的瓶頸,如果書中能提供一些基於實際場域測試的效能評估報告,絕對能幫助我們少走許多彎路。

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從書名來看,《多旋翼無人機系統與應用》似乎有心打造一本涵蓋從設計到部署的完整藍圖。我個人對「系統」的解讀,通常會延伸到生命週期管理。這本書如果能更具前瞻性,探討無人機系統的「維護性」和「可升級性」,那就太棒了。舉例來說,隨著電池技術的迭代,如何設計一個標準化的電池更換接口,確保不同批次甚至不同供應商的電池都能被飛控系統正確識別並納入電量估算模型?或者,在軟體更新方面,如何設計一個穩健的空中升級(OTA)機制,避免韌體錯誤導致的「變磚」風險?對於需要長期營運機隊的單位而言,這些關於「如何讓系統長久穩定運行」的知識,比單純的飛行原理介紹要寶貴得多。我期待看到一套成熟的系統工程方法論被應用於無人機的整個生命週期管理之中。

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