无人驾驶旋翼飞行器系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2小型旋翼飞行器简史 3

1.3基本组成 5

1.3.1无线电操控旋翼飞行器 5

1.3.2航空电子系统 7

1.3.3手动操作备份 8

1.3.4地面控制站 8

1.4软件系统设计与集成 9

1.4.1实时机载软件系统 9

1.4.2地面站软件系统 10

1.5飞行动力学建模 10

1.5.1基理建模方法 11

1.5.2系统与参数辨识 11

1.6飞行控制系统 12

1.7应用举例 12

1.8各章总览 14

第2章 坐标系统与变换 16

2.1引言 16

2.2坐标系统 16

2.2.1大地坐标系统 16

2.2.2地心固定坐标系统 18

2.2.3本地NED坐标系统 18

2.2.4机载NED坐标系统 19

2.2.5机体轴坐标系统 19

2.3坐标转换 20

2.3.1基本知识 20

2.3.2坐标变换 22

第3章 平台设计与构建 25

3.1引言 25

3.2虚拟设计环境的选择 25

3.3部件的选择 26

3.3.1无线电操控直升机 27

3.3.2飞行控制计算机 28

3.3.3导航传感器 29

3.3.4外围传感器 30

3.3.5失效保护舵机控制器 31

3.3.6无线调制解调器 31

3.3.7电池 32

3.3.8视觉信息处理计算机 32

3.3.9视觉传感器 33

3.3.10图像采集卡 33

3.3.11云台伺服机构 33

3.3.12视频发射与接收 34

3.3.13手动控制 34

3.3.14地面控制站 34

3.4航电系统设计与集成 35

3.4.1布局设计 35

3.4.2减振设计 36

3.4.3供电设计 38

3.4.4屏蔽设计 38

3.5性能评估 39

第4章 软件系统设计与集成 43

4.1引言 43

4.2机载软件系统 44

4.2.1结构设计 44

4.2.2任务管理 45

4.2.3自动控制实现 48

4.2.4应急处理 51

4.2.5视觉处理软件 51

4.3地面站软件系统 53

4.3.1地面站软件层次结构 53

4.3.2三维视图开发 55

4.4软件系统评估 58

第5章测量信号增强 60

5.1引言 60

5.2扩展卡尔曼滤波器 61

5.3 GPS辅助INS动态模型 62

5.3.1航姿参考系统动态模型 62

5.3.2 INS（或惯导系统动态模型） 64

5.4扩展卡尔曼滤波器设计 65

5.4.1基于加速度计的航姿参考系统扩展卡尔曼滤波器 65

5.4.2基于磁力计的航姿参考系统扩展卡尔曼滤波器 66

5.4.3 GPS/INS导航系统的扩展卡尔曼滤波器 67

5.5性能评估 67

第6章 飞行动力学建模 70

6.1引言 70

6.2模型结构 71

6.2.1机体运动学特性 72

6.2.2机体动力学特性 72

6.2.3主旋翼挥舞动力学特性 77

6.2.4偏航角速率反馈控制器 79

6.3参数确定 80

6.3.1直接测量 80

6.3.2地面实验 81

6.3.3基于风洞数据估计参数 86

6.3.4飞行实验 87

6.3.5精细调整 93

6.4模型验证 94

6.5飞行包线确认 100

第7章内环飞行控制 102

7.1引言 102

7.2 H∞控制技术 103

7.3内环控制系统设计 107

7.3.1模型线性化 107

7.3.2问题的描述 108

7.3.3设计指标的选择 109

7.3.4 H∞控制律 110

7.4性能评估 111

第8章 外环飞行控制 119

8.1引言 119

8.2鲁棒与完全跟踪控制 119

8.3外环控制系统设计 123

8.4性能评估 128

第9章 飞行仿真与实验 135

9.1引言 135

9.2飞行规划 135

9.2.1前飞起／停 136

9.2.2悬停 136

9.2.3后飞起／停 137

9.2.4悬停旋转 137

9.2.5垂向机动 138

9.2.6侧向重定位 138

9.2.7旋转定标 139

9.2.8滑雪 139

9.2.9向心回转 140

9.2.10任务基元的衔接 140

9.3硬件在回路仿真设置 141

9.4仿真与飞行实验结果 142

第10章 多无人机编队飞行 155

10.1引言 155

10.2长机-僚机编队 156

10.2.1编队飞行坐标系统 156

10.2.2运动学模型 157

10.3碰撞回避 159

10.4飞行实验结果 161

第11章 基于视觉的目标跟踪 169

11.1引言 169

11.2视觉跟踪中的坐标系统 169

11.3摄像机标定 171

11.3.1摄像机模型 171

11.3.2内参数估计 172

11.3.3畸变补偿 174

11.3.4简化的摄像机模型 174

11.4基于视觉的地面目标跟踪 175

11.4.1目标检测 175

11.4.2图像跟踪 179

11.4.3目标跟踪控制 186

11.5实验结果 191

参考文献 194