小型无人机理论与应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

小型无人机理论与应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 引言1

1.1 系统架构1

1.2 设计模型3

1.3 设计项目5

第2章 坐标系6

2.1 旋转矩阵6

2.2 MAV坐标系8

2.2.1 惯性坐标系Fi9

2.2.2 飞机坐标系Fv9

2.2.3 飞机-1坐标系Fv110

2.2.4 飞机-2坐标系Fv210

2.2.5 机体坐标系Fb11

2.2.6 稳定坐标系Fs12

2.2.7 风轴坐标系Fw13

2.3 空速、风速和地速14

2.4 风速三角15

2.5 矢量的微分18

2.6 本章小结19

注释和参考文献19

2.7 设计项目19

第3章 运动学与动力学22

3.1 状态变量22

3.2 运动学23

3.3 刚体动力学24

3.3.1 平移运动25

3.3.2 旋转运动26

3.4 本章小结29

注释和参考文献29

3.5 设计项目30

第4章 力与力矩31

4.1 重力31

4.2 空气动力与力矩32

4.2.1 控制面33

4.2.2 纵轴空气动力学35

4.2.3 横向空气动力学39

4.2.4 空气动力学系数40

4.3 推进力与力矩41

4.3.1 推进器推力41

4.3.2 推进器扭矩42

4.4 空气干扰42

4.5 本章小结45

注释和参考文献46

4.6 设计项目46

第5章 线性设计模型47

5.1 非线性运动方程的总结47

5.2 协调转弯49

5.3 平衡条件51

5.4 传递函数模型52

5.4.1 横向传递函数53

5.4.2 纵向传递函数55

5.5 线性状态空间模型60

5.5.1 线性化60

5.5.2 横向状态空间方程60

5.5.3 纵向状态空间方程64

5.5.4 降阶模式67

5.6 本章小结70

注释和参考文献71

5.7 设计项目71

第6章 基于连续闭环的自动驾驶仪设计73

6.1 连续闭环73

6.2 饱和约束和性能75

6.3 横向自动驾驶仪76

6.3.1 滚转姿态环设计76

6.3.2 航迹保持79

6.3.3 侧滑保持80

6.4 纵向自动驾驶仪81

6.4.1 俯仰姿态控制82

6.4.2 利用俯仰指令的高度控制83

6.4.3 利用俯仰指令的空速控制85

6.4.4 利用油门的空速控制86

6.4.5 高度控制状态机87

6.5 PID环的数字实现87

6.6 本章小结90

6.6.1 横向自动驾驶仪设计过程总结90

6.6.2 纵向自动驾驶仪设计过程摘要91

注释和参考文献91

6.7 设计项目91

第7章 MAV的传感器93

7.1 加速度计93

7.2 速率陀螺96

7.3 压强传感器97

7.3.1 高度测量98

7.3.2 空速传感器100

7.4 数字指南针101

7.5 全球定位系统103

7.5.1 GPS测量误差103

7.5.2 GPS定位误差的瞬时特性106

7.5.3 GPS速率测量107

7.6 本章小结108

注释和参考文献108

7.7 设计项目108

第8章 状态估计110

8.1 基准机动飞行110

8.2 低通滤波器111

8.3 逆推传感器模型状态估计111

8.3.1 角速率112

8.3.2 高度112

8.3.3 空速112

8.3.4 转动和倾斜角度113

8.3.5 位置、航线和对地速率114

8.4 动态观测器理论115

8.5 连续-离散卡尔曼滤波器推导117

8.6 姿态估计120

8.7 GPS平滑122

8.8 本章小结125

注释和参考文献125

8.9 设计项目126

第9章 制导系统的设计模型127

9.1 自动驾驶仪模型127

9.2 受控飞行的运动模型127

9.2.1 协调转弯128

9.2.2 加速爬升129

9.3 运动制导模型130

9.4 动态制导模型132

9.5 本章小结133

注释和参考文献133

9.6 设计项目134

第10章 直线和轨道跟踪135

10.1 直线路径跟随135

10.1.1 直线跟随的纵向制导策略138

10.1.2 直线跟随的侧向制导策略138

10.2 轨道跟随140

10.3 本章小结142

注释和参考文献144

10.4 设计项目144

第11章 路径管理器146

11.1 位置点间的转换146

11.2 Dubins路径152

11.2.1 Dubins路径定义152

11.2.2 路径长度计算153

11.2.3 Dubins路径追踪算法157

11.3 本章小结161

注释和参考文献161

11.4 设计项目162

第12章 路径规划163

12.1 点到点算法163

12.1.1 维诺图163

12.1.2 快速探测随机树167

12.2 覆盖算法174

12.3 本章小结177

注释与参考文献177

12.4 设计项目178

第13章 基于视觉的导航179

13.1 框架、相机坐标系与投影几何179

13.1.1 相机模型180

13.2 框架指向182

13.3 地理定位183

13.3.1 使用平地模型确定到目标的距离183

13.3.2 使用扩展卡尔曼滤波进行地球定位184

13.4 图像平面内目标运动预估185

13.4.1 数字低通滤波器和差分186

13.4.2 旋转导致的视运动186

13.5 碰撞时间188

13.5.1 由目标尺寸计算碰撞时间189

13.5.2 由平面地球模型计算碰撞时间189

13.6 精确着陆190

13.7 本章小结193

注释和参考文献193

13.8 设计项目194

附录A 术语和符号195

术语195

符号195

附录B 四元数201

B.1 四元数的旋转201

B.2 飞机的运动学和动力学方程202

B.2.1 用单位四元数姿态表征的12状态-6自由度动力学模型203

B.3 欧拉角和四元数之间的转换205

附录C 动画仿真206

C.1 利用Matlab进行图形处理206

C.2 动画举例：倒立摆206

C.3 动画举例：线绘航天器209

C.4 动画举例：使用顶点和面的航天器213

附录D 基于S-函数的Simulink建模216

D.1 举例：二阶微分方程216

D.1.1 1级m文件S-函数216

D.1.2 C文件S-函数218

附录E 机身参数221

E.1 Zagi飞翼221

E.2 无人机222

附录F 在Simulink中修正和线性化223

F.1 使用Simulink中的trim命令223

F.2 trim的数值计算224

F.2.1 修正算法225

F.2.2 梯度下降法的数值实现226

F.3 利用Simulink的linmond命令生成状态空间模型227

F.4 状态空间模型的数值计算229

附录G 概率论要点230

附录H 传感器参数232

H.1 速率陀螺232

H.2 加速度计232

H.3 压力传感器233

H.4 数字罗盘/磁力计233

H.5 GPS233

参考文献234