无人机系统理论基础

　　本书作为无人机专业应用型人才培养的创新教材，主要讲解了无人机系统相关的理论基础知识。全书总共分为8个模块、33个学习任务，内容包括无人机的基本认知、无人机空气动力学、无人机飞行原理、无人机飞行控制原理、无人机导航原理、无人机通信原理、无人机地面站工作原理以及航空气象。本书适用于无人机工程类、应用类以及航空飞行器类职业本科和高职高专教学，也可用于培训类学校的无人机相关专业理论教学，还可供无人机爱好者作为参考资料使用。

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前言模块一 无人机的基本认知学习任务1 了解无人机的定义与发展历史 ...002知识点1 无人机的定义 ...002知识点2 无人机的发展历史 ...003拓展课堂 ...005学习任务2 了解无人机系统的组成 ...005知识点1 飞行平台 ...006知识点2 动力系统 ...010知识点3 飞控系统 ...010知识点4 导航系统 ...010知识点5 电气系统 ...011知识点6 数据链路 ...012知识点7 地面控制站 ...013知识点8 任务载荷 ...014知识点9 发射与回收系统 ...015学习任务3 了解无人机的分类 ...020知识点1 按飞行平台构型分类 ...021知识点2 按起飞重量分类 ...025知识点3 按活动半径分类 ...026知识点4 按飞行高度分类 ...026知识点5 按用途分类 ...027拓展课堂 ...027学习任务4 了解无人机的应用 ...028知识点1 军用无人机 ...028知识点2 民用无人机 ...031拓展课堂 ...035模块二 无人机空气动力学学习任务1 了解飞行大气环境 ...037知识点1 大气层划分 ...037知识点2 大气的物理特性 ...040知识点3 标准大气 ...040知识点4 流场的概念 ...041学习任务2 了解空气流动的基本规律 ...043知识点1 空气流动模型 ...043知识点2 运动的转换 ...044知识点3 连续性定理 ...045知识点4 伯努利定理 ...047拓展课堂 ...048学习任务3 了解升力和增升原理 ...048知识点1 升力产生的原理 ...049知识点2 迎角 ...050知识点3 升力公式 ...051知识点4 增升原理 ...052知识点5 增升装置 ...052学习任务4 阻力和减阻措施 ...055知识点1 阻力公式 ...056知识点2 压差阻力及减阻措施 ...056知识点3 摩擦阻力及减阻措施 ...057知识点4 干扰阻力及减阻措施 ...058知识点5 诱导阻力及减阻措施 ...059知识点6 激波阻力及减阻措施 ...061学习任务5 固定翼无人机空气动力学 ...063知识点1 坐标系 ...063知识点2 升阻比 ...064知识点3 翼载荷 ...064知识点4 机翼的几何参数 ...064知识点5 翼型选择 ...065拓展课堂 ...068学习任务6 旋翼无人机空气动力学 ...069知识点1 无人直升机的组成 ...070知识点2 多旋翼无人机的组成 ...073知识点3 旋翼空气动力学 ...076模块三 无人机飞行原理学习任务1 飞机的平衡 ...081知识点1 平衡的定义 ...081知识点2 俯仰平衡 ...082知识点3 横向平衡 ...084知识点4 方向平衡 ...085学习任务2 飞机的稳定性 ...087知识点1 稳定性的定义 ...087知识点2 俯仰（纵向）稳定性 ...088知识点3 方向（航向）稳定性 ...092知识点4 横向（横侧）稳定性 ...093学习任务3 飞机的操纵性 ...096知识点1 俯仰操纵性 ...096知识点2 方向操纵性 ...097知识点3 横向操纵性 ...098拓展课堂 ...099学习任务4 无人机的飞行性能 ...099知识点1 平飞性能 ...100知识点2 爬升性能 ...101知识点3 下降性能 ...102知识点4 续航性能 ...102知识点5 活动半径 ...103知识点6 起飞着陆性能 ...104模块四 无人机飞行控制原理学习任务1 飞行控制系统概述 ...106知识点1 飞行控制系统的定义 ...107知识点2 飞行控制系统的基本功能 ...107拓展课堂 ...109学习任务2 飞行控制系统的基本原理 ...110知识点1 自动驾驶原理 ...110知识点2 飞控的工作过程 ...111学习任务3 飞行控制系统的硬件组成 ...112知识点1 处理器 ...112知识点2 通信接口 ...113知识点3 MEMS传感器 ...115学习任务4 飞行控制系统的软件 ...117知识点1 嵌入式操作系统 ...117知识点2 飞控算法 ...118学习任务5 常用开源飞控 ...123知识点1 Arduino ...124知识点2 PX4和PIXHawk ...124知识点3 MWC ...126知识点4 DJI NAZA飞控 ...126知识点5 KK飞控 ...127知识点6 PPZ飞控 ...127模块五 无人机导航原理学习任务1 导航技术概述 ...130知识点1 导航技术的发展 ...130知识点2 导航技术的分类 ...134知识点3 导航的基本手段 ...136学习任务2 卫星导航技术原理 ...143知识点1 卫星导航概述 ...143知识点2 GPS系统定位原理 ...145知识点3 北斗卫星导航系统 ...151拓展课堂 ...153学习任务3 组合导航和差分定位技术 ...154知识点1 组合导航 ...154知识点2 差分定位技术原理 ...156模块六 无人机通信原理学习任务1 无人机通信需求及特点 ...160知识点1 无人机通信需求 ...161知识点2 无人机通信的特点 ...165学习任务2 无人机通信的分类 ...168知识点1 根据传输手段划分 ...169知识点2 根据通信频段划分 ...174知识点3 根据通信距离划分 ...176知识点4 按照其他方式划分 ...178学习任务3 通信的基本原理 ...182知识点1 通信基本知识 ...183知识点2 通信的过程及构成要素 ...185知识点3 无人机数据链 ...185知识点4 无人机通信性能指标 ...186学习任务4 无人机通信设备及工作模式 ...189知识点1 通信设备 ...190知识点2 工作模式 ...195学习任务5 通信协议MavLink ...200知识点1 MavLink简介 ...201知识点2 MavLink的优势 ...202知识点3 MavLink的信息结构 ...202知识点4 心跳包 ...204知识点5 定位信息 ...205知识点6 命令信息 ...206模块七 无人机地面站工作原理学习任务1 地面站概述 ...209知识点1 地面站的定义 ...209知识点2 地面站的功能模块 ...210知识点3 外地面站介绍 ...211学习任务2 地面站软件 ...213知识点1 地面站软件介绍 ...214知识点2 地面站软件的发展趋势 ...214知识点3 地面站软件的功能 ...215学习任务3 地面站软件的界面 ...218知识点1 地面站软件总体结构 ...219知识点2 地面站软件工作流程 ...221知识点3 界面设计 ...221学习任务4 地面站重要功能介绍 ...222知识点1 通信控制与数据处理 ...223知识点2 电子地图 ...224知识点3 航迹规划 ...225模块八 航空气象学习任务1 大气成分与结构 ...227知识点1 大气飞行环境 ...227知识点2 对流层 ...228知识点3 平流层 ...230知识点4 中间层 ...230知识点5 热层 ...230知识点6 散逸层 ...230学习任务2 基本气象要素对飞行性能的影响 ...231知识点1 气温 ...231知识点2 气压 ...233知识点3 湿度 ...234知识点4 风 ...235知识点5 能见度 ...238知识点6 雷暴 ...239知识点7 乱流 ...240知识点8 积冰 ...242知识点9 气团和锋 ...245拓展课堂 ...249参考文献 ...251