[四旋翼飞行器开发与应用实训案例集萃]
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[本书通过大量的无人机实际应用的实践案例，包括无人机监控、航拍、手势控制、目标识别、消防、送货、救援、测绘等，帮助读者不仅能实现无人机简单的遥控飞行，还能深入挖掘无人机的潜能，通过智能自主飞行去解决各种现实问题。全书内容详尽，图文并茂，通俗易懂，既可作为大专院校、职业技工学校无人机开发课程教材，又可作为电赛实训教材、创新培养平台无人机培训用书，同时可供无人机从业者与爱好者学习参考。]
[第1章引言]
[1.1四旋翼飞行器]
[1.2国内外研究现状]
[1.3四旋翼飞行器的典型应用]
[第2章常用模块]
[2.1运动传感器]
[2.1.1MPU6050六轴传感器]
[2.1.2MPU9150九轴传感器]
[2.1.3MPU9250九轴传感器]
[2.2超声波传感器]
[2.2.1超声波传感器US100]
[2.2.2超声波传感器KS109]
[2.3光流传感器]
[2.3.1CJMCU110]
2.3.2PX4Flow
2.3.3PWM3901
[2.42.4G无线通信模块NRF24L01]
[2.5飞行控制芯片]
[2.6舵机]
[2.6.1舵机的工作原理]
[2.6.2SG90舵机]
[2.7电源系统]
[2.8电调驱动]
[2.9电机选型]
[2.10分压板]
[2.11四旋翼电池、电机、螺旋桨搭配选型]
[2.12图像处理板模块]
[第3章四旋翼飞行器的原理]
[3.1基本原理]
[3.2四旋翼飞行器的6个基本飞行动作]
[3.2.1升降运动]
[3.2.2俯仰运动]
[3.2.3横滚运动]
[3.2.4偏航(自旋)运动]
[3.3姿态解算]
[3.3.1姿态表示]
[3.3.2数据滤波]
[3.3.3数据融合]
[3.3.4姿态解算]
[3.3.5PID平衡算法]
[第4章四旋翼飞行器的调试平台]
[4.1四旋翼飞行器调试平台的总体设计]
[4.2调试平台的硬件设计]
[4.2.1地面站]
[4.2.2飞行控制板]
[4.2.3四旋翼飞行器的调试原则]
[4.3调试平台软件设计]
[4.3.1地面站软件设计]
[4.3.2上位机软件设计]
[第5章四旋翼飞行器的飞行控制]
[5.1飞行控制板控制系统总体框架]
[5.2所用器件]
[5.3四旋翼飞行器的组装]
[5.3.1飞行器的整体组成]
[5.3.2飞行器的组装步骤]
[5.4地面站]
[5.5飞行控制板的功能]
[5.6软件结构]
[5.6.1飞行控制板软件结构]
[5.6.2通信数据帧格式]
[5.7光流传感器]
[5.7.1PX4Flow光流传感器]
[5.7.2Qgroundcontrol软件的使用]
[5.7.3PX4Flow光流调试]
[5.7.4PX4Flow光流与四旋翼飞行器的硬件连接]
[5.7.5PX4Flow光流与四旋翼飞行器的软件连接]
[5.8飞行器及图像传感器调试]
[5.8.1图像传输]
[5.8.2OpenWrt的使用]
[5.9电源电压测量]
[5.9.1模数转换器概述]
[5.9.2电源电压测量的实现]
[5.9.3电源分压模块的测试]
[5.10舵机]
[5.10.1舵机云台的硬件搭建]
[5.10.2舵机云台的软件编写]
[5.11四旋翼飞行器的遥控实现]
[5.11.1手机终端控制需求分析]
[5.11.2手机终端控制软件的设计方案]
[5.11.3软件工作的整个流程设计]
[5.11.4Android传感器的种类]
[5.11.5重力感应的遥控方式]
[5.11.6重力感应遥控的实现]
[5.11.7飞行高度控制的实现]
[5.12手机终端与飞行控制板的通信]
[5.12.1概述]
[5.12.2数据通信模块]
[5.12.3手机终端界面设计]
[5.12.4WiFi实时视频模块]
[第6章基于Kinect的四旋翼飞行器]
[6.1深度摄像头Kinect介绍]
[6.1.1概述]
[6.1.2Kinect数据形式]
[6.2四旋翼飞行器控制系统]
[6.2.1控制系统总体设计]
[6.2.2姿态控制]
[6.2.3姿态解算]
[6.2.4位姿解算]
[6.2.5高度控制]
[6.2.6定点悬停]
[6.2.7位移控制]
[6.3Kinect视角下四旋翼飞行器的定位及追踪]
[6.3.1四旋翼飞行器的识别及追踪]
[6.3.2Kinect视角中其他物体的识别]
[6.3.3Kinect视角中物体的位置转换关系]
[6.4Kinect视角下四旋翼飞行器的路径规划及控制]
[6.4.1自主钻窗]
[6.4.2手势控制]
[6.5计算机上位机程序]
[6.5.1上位机主要功能]
[6.5.2上位机程序实现]
[第7章送货无人机]
[7.1无人机硬件系统设计]
[7.1.1硬件总体框架]
[7.1.2调试平台的硬件设计]
[7.1.3飞控部分硬件设计]
[7.2无人机软件系统设计]
[7.2.1调试平台软件设计]
[7.2.2地勤管理平台软件设计]
[7.3地勤管理软件平台各功能具体介绍]
[7.3.1功能选择界面]
[7.3.2用户数据管理]
[7.3.3货物分拣界面]
[7.3.4分拣记录查询]
[7.3.5修改账户密码]
[7.4飞控部分软件设计]
[7.4.1控制系统]
[7.4.2图像处理系统]
[7.4.3数据传输设计]
[第8章无人机救灾指挥系统]
[8.1硬件系统设计]
[8.1.1硬件总体结构]
[8.1.2无人机选型]
[8.1.3图像及音频模块]
[8.1.4通信模块]
[8.1.5飞行控制板]
[8.2PC测绘端设计]
[8.2.1系统总体设计]
[8.2.2视频接口程序]
[8.2.3数据接口程序]
[8.2.4实时视频拼接程序]
[8.2.5本地视频拼接]
[8.2.6拼接图形显示]
[8.2.7目标救援点识别]
[8.3安卓地面站端设计]
[8.3.1手机软件总体设计]
[8.3.2数据处理程序]
[8.3.3飞行数据界面]
[8.3.4编辑器界面]
[8.4树莓派语音合成]
[8.5人脸识别设计]
[8.5.1人脸检测模块]
[8.5.2面部特征点定位模块]
[8.5.3人脸特征提取与比对模块]
[8.6数据通信设计]
[8.6.1PC端与手机地面站通信协议]
[8.6.2手机与无人机的通信协议]
[8.6.3无人机与上位机视音频传输]
[8.6.4树莓派与上位机信号传输]
[8.6.5手机与上位机信号传输]
[第9章基于STM32F4飞控板制作]
[9.1飞控板硬件设计]
[9.1.1硬件总体设计]
[9.1.2器件选型]
[9.1.3硬件电路设计]
[9.1.4PCB设计图]
[9.2飞控板软件设计]
[9.2.1总体软件设计]
[9.2.2软件程序设计]
[9.2.3程序移植对接]
[第10章]&[ldquo;空中交警]”—&[mdash;基于无人机的应急交通指挥系统]
[10.1概述]
[10.2系统方案]
[10.2.1硬件方案]
[10.2.2通信方案]
[10.2.3功能方案]
[10.3硬件框架]
[10.3.1总体硬件框架]
[10.3.2硬件模块选型]
[10.4软件流程]
[10.4.1机器人操作系统]
[10.4.2飞控程序]
[10.4.3避障]
[10.4.4LED控制]
[10.4.5AP无线热点]
[10.4.6手机App]
[10.4.7视频传输]
[10.4.8数据通信协议]
[第11章四旋翼自主飞行器探测跟踪系统]
[11.1系统方案]
[11.1.1定点悬停方案]
[11.1.2悬停于小车上方]
[11.2系统理论分析与计算]
[11.2.1图像处理]
[11.2.2小车与飞行器的距离感应]
[11.3电路与程序设计]
[11.3.1系统组成]
[11.3.2原理框图与电路原理图]
[11.4测试步骤]
[第12章灭火飞行器]
[12.1概述]
[12.2系统方案]
[12.2.1定点悬停方案的论证与选择]
[12.2.2寻找模拟火源方案的论证与选择]
[12.2.3定高功能的论证与选择]
[12.2.4巡航功能的论证与选择]
[12.2.5灭火方案的论证与选择]
[12.2.6穿越方案的论证与选择]
[12.3系统理论分析与计算]
[12.3.1图像处理]
[12.3.2定位悬停处理]
[12.3.3高度数据修正]
[12.4电路与程序设计]
[12.4.1系统组成]
[12.4.2原理框图与电路原理图]
[12.4.3系统软件与流程图]
[12.5系统测试]
[12.5.1各模块测试]
[12.5.2飞行任务测试]
[第13章四旋翼目标识别飞行器]
[13.1四旋翼目标识别飞行器概述]
[13.2四旋翼飞行器的系统组成]
[13.2.1四旋翼飞行器的程序设计]
[13.2.2主要模块]
[13.3软件设计]
[13.3.1系统方案]
[13.3.2PID控制器]
[13.3.3图像识别]
[13.3.4自动巡航]
[13.3.5一键起飞与降落]
[13.3.6断电保护]
[13.4调试方案]
[第14章激光打靶四旋翼飞行器]
[14.1概述]
[14.2设计与实施方案]
[14.2.1室内定位方案选择]
[14.2.2图像识别方案]
[14.2.3飞控方案]
[14.2.4地面站系统选择]
[14.2.5NRF无线通信模块]
[14.2.6开发平台]
[14.3程序设计]
[14.3.1飞控部分]
[14.3.2姿态控制]
[14.3.3图传板通信]
[14.3.4PID调节与滤波]
[14.3.5图传]
[14.3.6地面站]
[14.4系统测试]
[14.4.1图传测试]
[14.4.2识别结果通信测试]
[14.4.3系统测试]
[第15章自主跟踪四旋翼飞行器]
[15.1自主跟踪四旋翼飞行器概述及发展现状]
[15.1.1概述]
[15.1.2发展现状]
[15.2硬件系统设计]
[15.2.1机械设计]
[15.2.2传感器]
[15.2.3通信模块]
[15.2.4飞行控制板设计]
[15.2.5系统板设计]
[15.3飞行控制板软件系统设计]
[15.3.1系统总体设计]
[15.3.2硬件接口程序]
[15.3.3位姿解算]
[15.3.4飞行稳定算法]
[15.3.5数据通信]
[15.4系统板软件系统设计]
[15.4.1软件系统总体设计]
[15.4.2交叉编译环境搭建]
[15.4.3系统板Uboot]
[15.4.4Ubuntu操作系统]
[15.4.5ROS次级操作系统]
[15.4.6机器视觉识别]
[15.4.7飞行数据及运动规划]
[第16章无人机的形状识别和数字识别]
[16.1开发平台]
[16.1.1飞控板开发调试平台]
[16.1.2遥控板开发调试平台]
[16.1.3电路板设计平台]
[16.1.43D打印建模软件]
[16.1.53D打印切片软件]
[16.2设计目标与技术难点]
[16.2.1设计目标]
[16.2.2技术难点]
[16.3实现原理]
[16.3.1小型无人机与穿越机的区别]
[16.3.2系统方案]
[16.3.3传感器选型]
[16.4飞行控制板]
[16.4.1硬件设计]
[16.4.2飞控软件]
[16.4.3飞控调试注意事项]
[16.5遥控器]
[16.5.1硬件制作]
[16.5.2软件编程]
[16.6OpenMV视觉识别]
[16.6.1硬件设计]
[16.6.2软件部分]
[16.7通信协议]
[16.7.1遥控器发送]
[16.7.2形状识别]
[16.7.3数字识别]
[16.83D打印机架]
[16.8.1空心杯小型飞行器机架]
[16.8.2穿越机机架]
[16.8.3遥控器外壳]
[第17章微型无人机的制作]
[17.1飞控板硬件设计]
[17.1.1功能需求分析]
[17.1.2硬件总体设计]
[17.1.3器件选型]
[17.1.4硬件电路设计]
[17.1.5PCB布局排版及注意事项]
[17.2飞控板软件设计]
[17.2.1集成开发环境(IDE)的选择]
[17.2.2嵌入式操作系统的选择]
[17.2.3TM4C1294程序框架]
[17.2.4姿态解算和PID算法流程]
[17.2.5基于四元数的姿态解求解互补滤波算法]
[17.2.6角度环PID和角速度环PID调节函数]
[17.2.7Z轴高度环PID的调节函数]
[17.2.8微型四旋翼飞行器姿态控制]
[17.2.9遥控器协议]
[17.3飞控板系统调试]
[17.3.1飞行器系统开发过程]
[17.3.2微型四旋翼飞行器的PID调试]
[17.3.3调试过程中可能遇到的问题]
[17.4遥控器板硬件设计]
[17.4.1总体硬件设计]
[17.4.2器件选型]
[17.4.3硬件电路设计]
[17.4.4PCB布局排版及注意事项]
[17.5遥控器板软件设计]
[17.5.1总体软件设计]
[17.5.2软件程序设计]
[17.5.3串口屏软件设计]
[17.6遥控器板功能调试]
[17.6.1预期功能]
[17.6.2调试过程与问题]
[17.7图像处理板硬件设计]
[17.7.1控制系统整体设计]
[17.7.2图像处理板电路设计]
[17.7.3硬件电路PCB布局]
[17.8图像处理板软件设计]
[17.8.1固件烧录及开发环境]
[17.8.2软件主流程]
[17.8.3图像处理端Socket程序设计]
[17.8.4串口收发程序设计]
[17.8.5激光笔蜂鸣器驱动程序设计]
[17.8.6图像识别程序设计]
[17.9图像处理手机端软件设计]
[17.9.1安卓开发环境搭建]
[17.9.2手机App需求分析]
[17.9.3手机控制流程设计]
[17.9.4人机交互界面设计]
[17.9.5手机端Socket通信]
[17.9.6重力传感器控制]
[17.9.7高度控制]
[17.9.8按键控制]
[17.10图像处理板系统调试]
[第18章巡线机器人]
[18.1方案论证]
[18.1.1硬件设计方案选择]
[18.1.2软件设计方案选择]
[18.1.3主要器件选型]
[18.1.4系统原理框图]
[18.2理论分析与计算]
[18.2.1FreeRTOS操作系统的使用]
[18.2.2串级PID控制]
[18.2.3定高数据融合]
[18.2.4飞行器位置调节]
[18.2.5飞控板与OpenMV通信协议]
[18.2.6提高图片识别率的措施]
[18.3电路与结构件设计]
[18.3.1硬件电路设计]
[18.3.23D打印件装配]
[18.3.3电路模块装配]
[18.4软件设计流程]
......[本书从实际开发和应用入手，列举了多项实际应用案例，详细阐述了自主设计四旋翼飞行器的硬件框架、常用硬件及其性能和用法、 自主开发的软件系统设计、以及飞行控制程序的开发与实践。同时，展示了四旋翼飞行器的组装过程，提供了平稳飞行的实用调试经验。本书适用于作为大学生参加各类无人机竞赛的学习参考用书。]
......[丁晓青：]
[主要担任电子电工实验室及工程教育高级实验室的实验教学工作，参与完成了多项实验教改项目及实验指导书的编写。曾从事多年大桥、隧道及高速公路的收费及监控系统工程项目，参与完成了多项上海市重大工程项目。从2003年起至今担任全国大学生电子设计竞赛的指导教师，有较丰富的竞赛培训的经验，多次被评为全国大学生电子设计竞赛上海赛区]&[ldquo;优秀指导教师]&[rdquo;。]
[王瑞：]
[主要从事物联网技术、嵌入式系统开发、大学生创新能力训练等相关实践教学工作。主持国家自然科学基金项目2项。曾主持物联网技术相关课题与项目开发10余项。近九年来一直作为指导教师参与全国电子设计竞赛、物联网创新设计大赛、中国研究生电子设计竞赛等工作，所指导的学生多次获得各类科创竞赛大奖，有着丰富的竞赛培训实战经验。]