无人机操控技术（梁晓明）

无人机操控技术是无人机应用技术专业必修课程。具体内容包括：绪论、无人机飞行控制系统、模拟飞行软件、多旋翼无人机飞行、固定翼无人机飞行、旋翼无人机飞行、地面站、无人机行业应用及无人机法律与法规知识。本书具有技术前瞻性、体系系统性等特点。

本书可作为中、高职院校无人机应用技术专业课程的教材，也可供无人机培训机构学生和无人机爱好者学习、参考。

 

第1章绪论1

1.1无人机系统概述1

1.2无人机的分类2

1.3无人机的结构组成5

1.3.1固定翼无人机的基本结构5

1.3.2多旋翼无人机的基本结构5

1.3.3无人直升机的基本结构7

1.4无人机的系统组成7

本章小结8

习题9

第2章无人机飞行控制系统10

2.1飞控系统的作用和发展10

2.2飞行控制器的种类11

2.2.1Arduino飞控11

2.2.23D Robotics飞控11

2.2.3Paparazzi（PPZ）飞控12

2.2.4OpenPilot与Taulabs飞控12

2.2.5KKMultiCopter（KK）飞控13

2.2.6Autoquad飞控13

2.2.7MultiWiiCopter（MWC）飞控14

2.2.8Cleanflight飞控14

2.3无人机传感器16

2.3.1气压计MS561116

2.3.2磁力计传感器HMC588317

2.3.3陀螺仪和加速度计17

2.3.4MPU6050加速度计的编程应用18

2.4无人机飞控姿态控制算法23

2.4.1捷联惯导系统23

2.4.2卡尔曼（Kalman）滤波算法24

2.4.3PID控制算法25

本章小结30

习题31

第3章模拟飞行软件33

3.1模拟飞行软件的安装33

3.2模拟飞行软件的设置35

3.3摇杆的模式及通道47

3.3.1遥控器的认识47

3.3.2遥控器操纵杆的基本作用48

3.3.3遥控器操纵杆的操控模式48

3.3.4遥控器通道配置49

3.4操控的标准手法49

本章小结50

习题50

第4章多旋翼无人机飞行52

4.1多旋翼无人机飞行原理52

4.2模拟飞行软件训练56

4.3多旋翼常用飞行控制器软件调试59

4.4实操飞行前的准备69

4.5飞行安全和注意事项70

4.6升降飞行72

4.7定点悬停73

4.8四位悬停74

4.9航线飞行74

本章小结77

习题78

第5章固定翼无人机飞行79

5.1固定翼无人机的构成和特点79

5.1.1固定翼无人机的构成79

5.1.2固定翼无人机的特点82

5.2固定翼无人机的飞行原理83

5.2.1空气动力定理83

5.2.2阻力84

5.2.3飞行姿态原理85

5.3起降方式85

5.3.1起飞方式85

5.3.2回收86

5.4实操飞行检查和注意事项87

5.4.1飞行前检查和注意事项88

5.4.2飞行中的注意事项88

5.4.3飞行后检查和注意事项88

5.4.4安全飞行原则89

5.5基础飞行训练89

5.5.1地面滑行89

5.5.2爬升89

5.5.3定高平飞89

5.5.4下降90

5.5.5平飞、爬升、下降三种飞行状态的变换90

5.5.6转弯91

5.6五边航线飞行92

5.6.1建立（应急）航线92

5.6.2着陆目测92

5.6.3着陆93

5.6.4起落航线重点动作的分析94

本章小结98

习题98

第6章旋翼无人机飞行100

6.1旋翼无人机分类100

6.2旋翼的作用、组成与结构形式101

6.3旋翼的主要参数103

6.4旋翼产生“力”的原理104

6.5尾桨105

6.6旋翼直升机的运动操控107

6.7实操飞行检查注意事项111

6.8模拟飞行训练112

本章小结113

习题114

第7章地面站115

7.1地面站基本知识115

7.1.1地面站相关知识115

7.1.2地面站系统组成116

7.2无人机常用的坐标系116

7.3地面站调试软件Mission Planner118

7.3.1飞控调试119

7.3.2失控保护128

7.3.3自动调参131

7.3.4参数设置133

7.3.5飞行日志下载与查看133

本章小结134

习题135

第8章无人机行业应用136

8.1无人机的光电任务载荷136

8.1.1光电任务载荷的特点136

8.1.2常用光电任务载荷137

8.2常见无人机应用领域139

8.2.1航测无人机应用领域139

8.2.2航拍无人机应用领域140

8.2.3无人机在林业上的应用141

8.2.4无人机在安防上的应用143

8.2.5无人机在电力巡检上的应用144

8.2.6无人机在农业植保上的应用145

本章小结146

习题146

附录无人机法律与法规知识147

参考文献149

 

无人机近年来发展迅速，从技术角度看已经相对比较成熟。其成本低，使用风险小，易操纵，具有高度灵活性，能够携带一些重要的设备在空中完成某些特殊任务，在军事和民用领域受到青睐。目前，无人机已广泛应用于航拍航测、农业植保、电力巡检、安防等领域，大大拓展了无人机的用途，已成为我国经济发展的一个新的增长点。

目前我国对无人机操控人员的需求量非常大，而且将会在很长一段时间都处于一种供不应求的状态。无人机驾驶员必须了解相应的航空法规、安全飞行知识，熟悉各类无人机的飞行原理、相关电子设备的使用及维修保养，并通过全方位模拟复杂的飞行环境及无人机的模拟飞行练习来熟悉无人机遥控器、地面站调试软件等各种设备的操作，从而熟练掌握操控无人机的技能。

本书共分为8章。第1章介绍无人机系统概述、无人机分类以及无人机的结构和系统组成；第2章介绍飞行控制系统的作用和飞行控制器的种类；第3章介绍无人机模拟飞行软件，包括软件的安装设置以及摇杆的基本操纵方法；第4～6章分别具体介绍多旋翼无人机、固定翼无人机和旋翼无人机的特点及各自的操控技术；第7章介绍地面站的基本知识以及调试软件的使用；第8章介绍无人机的行业应用。附录为无人机驾驶员必须了解的法律与法规，具体内容扫描相应二维码即可查看。

本书具有以下两大特点。

一、技术前瞻性

本书是结合教学内容、企业需求、无人机技术发展前景编写而成的。在保证技术稳定性、实用性的基础上，有预见性地增加了行业前沿技术内容，可使学生多方位掌握专业技能，为学生职业生涯的定向发展奠定基础。

二、体系系统性

根据学生认知规律，本书由浅入深，循序渐进，理论学习与实践教学融为一体，将技能培养与素质教育相结合，旨在真正把学生打造成为企业需要的无人机应用与开发人员。

本书由河北化工医药职业技术学院梁晓明担任主编，宇航纵横河北航空服务有限公司林刚和沧州职业技术学院孙玉军担任副主编，河北机电职业技术学院麻丽明、樊新乾及宇航纵横河北航空服务有限公司张远航参与编写。具体编写分工如下：麻丽明编写了第1章和第3章，孙玉军编写了第2章和第7章，樊新乾编写了第4章，梁晓明编写了第5章，张远航编写了第6章，林刚编写了第8章，梁晓明对全书进行了统稿。

由于编写时间紧迫以及编者的水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正！

编者

2021年5月