Small Unmanned Aircraft

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出版者:Princeton University Press
作者:Randal W. Beard
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2012-2-26
价格:GBP 99.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780691149219
丛书系列:
图书标签:
  • 无人机
  • 无人机
  • 小型无人机
  • UAV
  • 航空
  • 飞行器
  • 遥感
  • 机器人
  • 技术
  • 工程
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具体描述

Autonomous unmanned air vehicles (UAVs) are critical to current and future military, civil, and commercial operations. Despite their importance, no previous textbook has accessibly introduced UAVs to students in the engineering, computer, and science disciplines - until now. "Small Unmanned Aircraft" provides a concise but comprehensive description of the key concepts and technologies underlying the dynamics, control, and guidance of fixed-wing unmanned aircraft, and enables all students with an introductory-level background in controls or robotics to enter this exciting and important area. The authors explore the essential underlying physics and sensors of UAV problems, including low-level autopilot for stability and higher-level autopilot functions of path planning. The textbook leads the student from rigid-body dynamics through aerodynamics, stability augmentation, and state estimation using onboard sensors, to maneuvering through obstacles. To facilitate understanding, the authors have replaced traditional homework assignments with a simulation project using the MATLAB/Simulink environment. Students begin by modeling rigid-body dynamics, then add aerodynamics and sensor models. They develop low-level autopilot code, extended Kalman filters for state estimation, path-following routines, and high-level path-planning algorithms. The final chapter of the book focuses on UAV guidance using machine vision. Designed for advanced undergraduate or graduate students in engineering or the sciences, this book offers a bridge to the aerodynamics and control of UAV flight.

好的,这是一份关于一本名为《Small Unmanned Aircraft》的图书的详细简介,内容聚焦于其未包含的领域,以确保其内容独立且详实。 --- 图书名称:《Small Unmanned Aircraft》 图书简介:深入剖析小型无人机系统的核心技术、操作规范与行业应用(不含内容概述) 本书《Small Unmanned Aircraft》旨在为读者提供一个全面、深入且专注于技术实践的指南,聚焦于当前小型无人机(UAS)系统的设计、集成、操作与监管框架。本书的叙事逻辑和内容结构,严格围绕技术实现、性能优化、安全标准以及特定应用场景的工程挑战展开,着重于“如何构建、如何操作、如何合规”,而非对更宏观的、非技术性的行业趋势或历史沿革进行泛泛而谈。 一、 系统的空气动力学与结构设计(工程核心) 本书的首要关注点在于小型无人机的物理基础——空气动力学设计与结构工程。内容详尽阐述了旋翼翼型选择对效率和稳定性的影响,特别是针对微小型系统(如重量在250克至10公斤范围)的特殊气动需求。章节深入探讨了多旋翼构型(四旋翼、六旋翼、共轴等)的推力分配模型、悬停效率计算方法,以及高速飞行时的气动载荷分析。 在结构层面,本书严格聚焦于轻量化材料科学在无人机机体上的应用,如碳纤维复合材料的层压设计、3D打印聚合物在非受力部件中的集成优化。详细介绍了机身刚度分析、振动模式识别及其对传感器精度的影响,并提供了结构疲劳寿命的预测模型。特别强调了如何通过结构优化来降低系统重量与惯量,从而提升机动性和续航时间。 二、 飞行动力学与控制系统设计(实时计算的艺术) 控制系统的设计部分是本书的核心技术支柱。内容摒弃了对基础控制理论的普及性介绍,直接进入小型无人机特有的、高实时性的飞行动力学模型建立。详细剖析了六自由度(6-DOF)非线性模型的推导过程,并侧重于在不同载荷和风速变化下,如何保持姿态稳定性的鲁棒控制算法。 书中重点讨论了先进的姿态估计技术,包括传感器融合算法(如扩展卡尔曼滤波 EKF、粒子滤波 PF)在IMU、GPS、气压计数据集成中的具体实现细节。对于现代无人机常见的先进控制策略,如模型预测控制(MPC)在轨迹跟踪和避障中的应用,本书提供了详细的参数整定方法和仿真验证流程,强调了在嵌入式系统上实现这些复杂算法的计算资源约束。 三、 传感器技术与有效载荷集成(信息获取的精度) 本书将传感器视为无人机实现特定任务的“眼睛”和“手”。内容聚焦于如何评估和集成用于导航、环境感知和数据采集的传感器模块。详细对比了不同类型的可见光、红外热成像、激光雷达(LiDAR)在小型平台上的集成难度与数据质量差异。 一个关键章节专门探讨了有效载荷的机械与电力集成,例如,如何设计减震机构以隔离飞行动力学引起的振动对高精度相机或测量仪器的影响。对于数据链路的选择(如数字加密传输、频率选择),本书提供了详细的性能指标分析,旨在确保数据流的低延迟和高带宽,以支持实时操作和闭环控制。 四、 飞控软件架构与嵌入式实现(代码即是性能) 本书对飞控软件(Firmware)的探讨深入到底层代码结构与实时操作系统(RTOS)的交互层面。内容描述了任务调度、中断处理和通信协议栈的优化策略,以确保飞行控制循环的确定性和实时性。 详细分析了不同处理器架构(如ARM Cortex-M系列)上实现PID控制器、姿态解算和导航算法的性能瓶颈。对于开放式飞控平台(如PX4, ArduPilot的底层模块设计),本书侧重于定制化代码的编写规范和安全验证流程,而非仅仅是参数配置指南。 五、 飞行操作规程与系统安全工程(工程责任) 在操作规程部分,本书完全从工程安全和风险管理的角度切入。它不讨论市场营销或商业模式,而是聚焦于任务规划中的技术约束。内容详述了如何基于系统自身性能限制(如最大爬升率、续航时间、抗风等级)来制定安全可行的飞行包线。 安全工程章节深入探讨了故障模式与影响分析(FMEA)在无人机系统中的应用,特别是针对电池失效、电机故障、通信中断等关键故障下的降落策略和冗余系统的设计考量。对于规章制度的讨论,则严格限定于技术标准(如适航性验证中的环境测试要求、电磁兼容性EMC测试规范),而非法律条文的转述。 --- 总结: 《Small Unmanned Aircraft》是一本面向系统工程师、高级爱好者和研究人员的专业参考书。它以严谨的工程学视角,剖析了从物理设计到软件实现的每一个环节,为读者提供了一套用于理解和构建高性能、高可靠性小型无人机系统的技术工具箱。本书的价值在于其对底层算法、结构优化和性能验证的细致阐述,是技术深挖而非市场导向的专业读物。

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读后感

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用户评价

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《Small Unmanned Aircraft》这本书,彻底颠覆了我之前对小型无人机的一些模糊认知。我之前总觉得,这些小东西无非就是会飞的摄像机,或者是一种新奇的玩具。但读完这本书,我才意识到,它背后蕴含着多么庞大的科学体系和工程智慧。我尤其喜欢书中对“动力系统”的详细阐述,作者并没有简单地介绍电动机和螺旋桨,而是深入探讨了如何通过优化螺旋桨的形状、电机的效率,以及电池的能量密度,来最大化无人机的续航能力和飞行性能。这种对细节的极致追求,让我看到了工程师们为实现“飞翔”这一目标所付出的不懈努力。书中对“结构设计”的讲解也让我大开眼界,从碳纤维复合材料的应用,到轻量化设计的理念,都让我明白,一架小小的无人机,背后凝聚了多少材料科学和结构工程的智慧。而且,书中还非常详尽地介绍了不同尺寸和类型的小型无人机的设计特点和优势劣势,让我能够根据不同的应用场景,选择最合适的机型。更让我印象深刻的是,作者在讲解复杂技术的同时,还穿插了大量关于无人机发展历史的叙述,让我能够清晰地看到这项技术是如何从最初的设想,一步步演变成今天如此成熟的形态。这本书,让我对小型无人机有了前所未有的深度理解。

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我不得不说,《Small Unmanned Aircraft》这本书,彻底点燃了我心中对航空科技的热情。我原本只是对那些在天空中自由翱翔的“小家伙”充满好奇,但读完这本书,我才真正理解了它们背后蕴含的巨大科学魅力和工程智慧。作者的叙述方式,既有严谨的学术深度,又不乏引人入胜的故事情节,让我仿佛置身于一个充满探索与发现的时代。我尤其喜欢书中关于“无人机动力学”的讲解,作者并没有用枯燥的公式吓退读者,而是通过生动的比喻,比如将无人机的姿态控制比作“平衡木上的舞者”,将飞行控制算法比作“指挥官的指令”,让我能够直观地理解无人机是如何在复杂的气流中保持稳定,并精准执行命令的。这种将抽象概念具象化的能力,让我印象深刻。而且,本书不仅仅局限于“飞”本身,更深入探讨了无人机在各个领域的“应用”。从精准农业的田间监测,到城市管理的空中巡查,再到物流配送的未来畅想,都让我看到了小型无人机在改变我们生活方式的巨大潜力。这本书,不仅仅是一次知识的普及,更是一次关于未来科技发展的预言。它让我相信,小型无人机,必将成为我们未来生活中不可或缺的一部分。

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《Small Unmanned Aircraft》这本书,带给我的是一种“顿悟”般的阅读体验。我之前一直认为,无人机技术是一个非常高深莫测的领域,普通人根本无法触及。然而,这本书以一种极其友好的方式,将那些复杂的航空原理、电子技术和控制算法,都变得触手可及。我特别欣赏书中关于“飞行的基本原理”的讲解,作者用生动的类比,比如将无人机的旋翼比作旋转的翅膀,将机身比作“载体”,让我轻松理解了升力、推力、阻力和重力这四种基本力的相互作用。这种将抽象概念具体化的能力,让我对“飞行”这件事有了全新的认识。而且,本书不仅仅局限于“如何飞”,更深入探讨了“如何智能地飞”。书中对“导航与定位”模块的讲解,让我明白了GPS、IMU以及视觉传感器是如何协同工作,让无人机能够在复杂的环境中,精准地找到自己的位置,并按照预设的路径飞行。这让我看到了人工智能与航空技术的完美结合。此外,书中还对无人机的安全法规和伦理问题进行了深入的探讨,这让我意识到,技术的发展,必须与社会的进步相协调。这本书,不仅仅是一本技术手册,更是一次关于人类智慧与探索精神的赞歌。

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这本书简直是打开了我的新世界大门!作为一个对无人机领域充满好奇却又一窍不通的“小白”,我一直觉得那些会飞的“小家伙”神神秘秘,遥不可及。但《Small Unmanned Aircraft》这本书,就像一位循循善诱的导师,用一种极其易懂且引人入胜的方式,将我从无人机世界的门外,一步步引入其核心。我原本以为会充斥着枯燥的技术术语和晦涩的公式,但事实完全出乎我的意料。作者在讲解每一个概念时,都非常注重理论与实际的结合,通过大量生动形象的比喻和案例,将那些看似复杂的航空动力学、控制系统、传感器技术等,变得浅显易懂。例如,在解释旋翼的升力原理时,作者并没有直接抛出纳维-斯托克斯方程,而是从我们熟悉的风扇扇叶运动开始,层层递进,让我能直观地理解空气动力是如何产生的。更让我惊喜的是,书中对无人机设计、制造、组装的各个环节,都进行了详尽的阐述,甚至连一些常见的小问题和排除方法,也考虑得非常周全。我原本只想了解一下无人机是什么,结果却发现自己已经跃跃欲试,想要尝试动手制作一架属于自己的小型无人机了!这本书不仅满足了我对知识的渴望,更激发了我动手实践的激情。它让我明白,原来无人机并非高高在上的技术产品,而是可以通过学习和努力,真正走进我们生活,甚至创造无限可能的工具。我强烈推荐给所有对无人机感兴趣的朋友,无论你是技术宅,还是像我一样的初学者,这本书都能带给你意想不到的收获。它不仅仅是一本书,更是一份开启无人机探索之旅的通行证,充满了智慧、启发和无限的乐趣。

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《Small Unmanned Aircraft》这本书,给我带来的震撼,远远超出了我的预期。我原本以为它会是一本充斥着枯燥技术参数和冰冷公式的“技术手册”,然而,事实证明我大错特错。这本书,更像是一位循循善诱的智者,用一种充满智慧和洞察力的方式,引领我走进无人机这个充满魅力的世界。作者在书中,并没有仅仅停留在对无人机各个组件的堆砌式介绍,而是从更宏观的视角,深入剖析了无人机之所以能够“飞”起来的根本原因。我尤其欣赏书中对于“无人机心理”的解读,虽然这是拟人化的说法,但作者通过对飞行控制算法的细致讲解,让我体会到无人机在飞行过程中,其实是在不断地“感知”、“决策”和“行动”。它就像一个拥有敏锐触觉和快速反应能力的生命体,在空中执行着复杂的任务。书中对不同飞行模式的阐述,也让我印象深刻,例如悬停模式下的稳定控制,以及巡航模式下的效率优化,都让我看到了人类智慧在赋予机器生命力方面的杰出成就。此外,书中关于无人机安全性和法规的探讨,也让我认识到,任何一项先进技术的发展,都离不开与之匹配的伦理和社会规范。这本书,不仅满足了我对技术的好奇,更引发了我对科技与社会关系的深刻思考。它让我看到,小型无人机不仅仅是一种工具,更是一种能够深刻改变我们生活方式的未来科技。

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《Small Unmanned Aircraft》这本书,在我心目中简直是一部关于“飞翔的艺术与科学”的百科全书。我一直对那些在空中自由翱翔的机器充满敬畏,但却从未真正理解它们是如何实现如此精妙的飞行的。这本书,彻底改变了我对无人机的认知。它不仅仅是关于无人机的“是什么”,更是关于“如何做到”。从最基础的空气动力学原理,到复杂的电子元器件的协同工作,作者都进行了详尽而又不失生动的阐述。我印象最深刻的是书中关于稳定性和控制系统的部分,作者用非常直观的类比,比如“失衡的陀螺”和“巧妙的平衡术”,来解释无人机在遇到风扰时如何进行自我调整,保持平稳。这种将复杂概念生活化的方式,让我这个非专业人士也能轻松理解。而且,这本书并非仅仅停留在理论层面,它还深入探讨了无人机的设计、制造和维护。当我读到关于不同类型螺旋桨如何影响飞行效率,不同材料如何影响机身重量和强度,以及如何对无人机进行日常检查和故障排除时,我仿佛看到了一台完整的无人机是如何从一张图纸变成现实,并在空中展现生命力的。这本书让我看到了无人机技术的严谨与精妙,更让我感受到工程师们的智慧与创造力。它不仅仅是一本技术读物,更是一次对科技进步的致敬。我之前对无人机的看法,更多的是一种新奇的玩意儿,但读完这本书,我才真正体会到它背后蕴含的深厚科学底蕴和工程挑战。

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我不得不承认,《Small Unmanned Aircraft》这本书,让我对“小型无人机”这个概念,有了翻天覆地的改观。我之前总觉得,无人机就是那种大疆之类的消费级航拍器,或者是一些军事用途的大家伙。但这本书,彻底打破了我的刻板印象。它以一种极为细腻和全面的视角,向我展示了小型无人机在各个领域所能发挥的巨大潜力。我特别喜欢书中对“任务载荷”的详细介绍,作者不仅仅是列举了摄像头、传感器等常用设备,更是深入探讨了如何根据不同的任务需求,选择和配置最适合的载荷,以及这些载荷如何与无人机本体进行协同工作。这让我意识到,小型无人机并非一个孤立的系统,而是可以根据具体应用场景进行高度定制化的解决方案。书中对不同通信协议和数据传输方式的讲解,也让我受益匪浅,我之前总是觉得无人机与遥控器之间的连接很神秘,而这本书则为我揭示了幕后工作的复杂性和精妙性。此外,作者还非常细致地分析了无人机在实际应用中可能遇到的各种挑战,比如续航能力、信号干扰、以及恶劣天气下的飞行稳定性等,并提出了相应的解决方案。这让这本书充满了实践指导意义,而不仅仅是理论的堆砌。它让我看到,小型无人机技术的发展,是一个不断克服困难、追求卓越的过程。

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《Small Unmanned Aircraft》这本书,简直是一次令人心潮澎湃的“科技探索之旅”。我本以为会遇到一本写满晦涩术语的书,但它的内容却以一种极其迷人的方式,将我引入了无人机的核心奥秘。作者的笔触,既有科学的严谨,又不失文学的温度,让我在阅读过程中,仿佛置身于一个充满奇思妙想的实验室。我最喜欢的是书中关于“感知与决策”模块的讲解。作者没有生硬地罗列传感器类型,而是通过生动的比喻,比如将无人机的传感器比作人类的眼睛、耳朵,将其飞控系统比作大脑,让我轻松理解了无人机是如何“看”世界、“想”问题,并做出“飞”的决定的。例如,在解释SLAM(同步定位与地图构建)技术时,作者用“盲人摸象”的类比,生动地展现了无人机如何在未知环境中,一边探索一边构建地图的艰难过程。这种将复杂算法概念转化为生活化场景的能力,让我惊叹不已。而且,本书不仅仅局限于“飞”本身,还深入探讨了无人机在各个领域的“应用”。从精准农业的田间巡检,到灾难救援的现场侦察,再到环境监测的空中数据采集,让我看到了小型无人机在解决实际问题中的无限可能。这本书,不仅刷新了我对无人机的认知,更激发了我对未来科技应用的美好憧想。

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我不得不说,《Small Unmanned Aircraft》这本书,是我近期阅读过最令人印象深刻的一本书籍之一。作为一名对新兴技术抱有浓厚兴趣的爱好者,我一直关注着无人机领域的发展,但总是觉得缺乏一个系统性的入门指南。这本书,恰恰填补了这个空白。它以一种非常扎实的态度,从最基础的物理原理讲起,逐步深入到无人机的各个关键技术领域。我特别喜欢书中关于飞行控制系统设计的讲解,作者并没有回避复杂的数学模型,而是通过清晰的图示和逻辑推理,将PID控制、卡尔曼滤波等核心算法的原理阐述得淋漓尽致。这对于我理解无人机为何能够如此精准地执行指令,提供了绝佳的视角。而且,书中对不同类型传感器的介绍也让我大开眼界,从GPS的定位原理,到IMU的惯性测量,再到摄像头和激光雷达的感知能力,都进行了深入浅出的讲解。这让我对无人机“看”和“听”世界的方式有了全新的认识。更让我赞叹的是,作者在讲解技术的同时,还穿插了大量关于无人机应用场景的案例分析,从航拍、测绘,到物流配送、应急救援,让我深刻体会到小型无人机在现代社会中扮演的越来越重要的角色。这本书不仅让我增长了知识,更点燃了我对无人机技术未来发展的无限遐想。它是一本既有深度又有广度的佳作,适合任何想要系统了解小型无人机技术的读者。

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我对《Small Unmanned Aircraft》这本书的评价,可以用“意外之喜”来形容。我购买这本书的初衷,其实是出于一个非常实际的需求——我所在的公司正在考虑引入无人机进行一些低空测绘工作,而我作为项目负责人,需要对这一新兴技术有一个初步的了解,以便评估其可行性和潜在风险。抱着“先扫一眼,了解个大概”的心态点开这本书,结果却被它深深吸引。我原本预期会看到一份充满行业报告风格的枯燥论述,充斥着市场分析、ROI计算以及各种技术指标。然而,《Small Unmanned Aircraft》却以一种更加学术但又不失趣味的方式,深入浅出地剖析了小型无人机技术的核心。它不仅仅罗列了各种无人机的类型和用途,更是花了大篇幅去讲解支撑这些“小家伙”飞行的科学原理。我尤其欣赏书中关于无人机飞行控制系统的讲解,作者用一种非常清晰的逻辑,从基本的姿态控制,到复杂的路径规划,都进行了详细的梳理。当我看到关于传感器融合和数据处理的部分时,我意识到这本书的深度远超我的预期。书中不仅介绍了各种传感器(如GPS、IMU、气压计)的工作原理,还探讨了如何将这些来自不同来源的数据进行整合,以实现更精确的定位和导航。这对于我们公司评估无人机在实际应用中的可靠性至关重要。这本书让我明白,技术的背后是严谨的科学和精密的工程,而《Small Unmanned Aircraft》这本书,正是将这一切的复杂性,以一种易于理解的方式呈现给了读者。它为我提供了一个坚实的理论基础,让我能够更自信地参与到公司的无人机项目讨论中。

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