译者序
前言
第1章  设计基础
  1.1  引言
  1.2  无人飞行器的分类
  1.3  典型无人飞行器回顾
    1.3.1  “全球鹰”
    1.3.2  RQ-1A“捕食者”
    1.3.3  MQ-9“捕食者”B“收割者”
    1.3.4  RQ-5A“猎人”
    1.3.5  RQ-7“影子200”
    1.3.6  RQ-2A“先锋”
    1.3.7  RQ-170“哨兵”
    1.3.8  X-45A无人战斗飞行器
    1.3.9  爱普生微型飞行机器人
  1.4  设计项目规划
  1.5  决策
  1.6  设计标准、目标和优先级
  1.7  可行性分析
  1.8  设计小组
  1.9  设计流程
  1.10  系统工程方法
  1.11  无人飞行器概念设计
  1.12  无人飞行器初步设计
  1.13  无人飞行器详细设计
  1.14  设计审查、评估和反馈
  1.15  无人飞行器设计步骤
  简答题
第2章  初步设计
  2.1  引言
  2.2  最大起飞重量估算
  2.3  重量组成
  2.4  有效载荷重量
  2.5  自动驾驶仪重量
  2.6  燃油重量
  2.7  电池重量
  2.8  空载重量
  2.9  机翼和发动机尺寸
  2.10  四旋翼飞行器构型
  简答题
  练习题
第3章  设计规程
  3.1  引言
  3.2  气动特性设计
  3.3  结构设计
  3.4  推进系统设计
    3.4.1  通用设计指南
    3.4.2  电动机
  3.5  起落架设计
  3.6  机械和动力传动系统设计
  3.7  电气系统
    3.7.1  基础知识
    3.7.2  安全建议
    3.7.3  接线图
    3.7.4  电线的绝缘和屏蔽
    3.7.5  电池
    3.7.6  发电机
  3.8  操纵面设计
  3.9  安全分析
    3.9.1  设计方面的经验教训
    3.9.2  子系统和组件可能的故障模式
  3.10  安装指南
    3.10.1  GPS和罗盘
    3.10.2  惯性测量单元
    3.10.3  电动机
  简答题
  设计题
  练习题
第4章  空气动力学设计
  4.1  引言
  4.2  空气动力学基础
  4.3  机翼设计
    4.3.1  机翼设计流程
    4.3.2  翼型选择和设计
    4.3.3  机翼设计方法
    4.3.4  机翼设计步骤
  4.4  尾翼设计
    4.4.1  设计流程
    4.4.2  尾翼构型
    4.4.3  水平尾翼设计方法
    4.4.4  水平尾翼投影面积和尾翼力臂
    4.4.5  水平尾翼翼型
    4.4.6  水平尾翼安装角
    4.4.7  其他水平尾翼参数
  4.5  垂直尾翼设计
    4.5.1  参数
    4.5.2  垂直尾翼位置
    4.5.3  垂直尾翼力臂
    4.5.4  投影面积
    4.5.5  安装角
    4.5.6  其他垂直尾翼参数
    4.5.7  垂直尾翼设计方法
  4.6  机身设计
    4.6.1  机身设计基础
    4.6.2  机身内部布局
    4.6.3  自动驾驶仪舱
    4.6.4  最优长径比
    4.6.5  机身空气动力学
    4.6.6  放样
    4.6.7  机身设计步骤
参考文献
索引
  4.7  天线
    4.7.1  固定天线
    4.7.2  雷达抛物面天线
    4.7.3  卫星通信天线
    4.7.4  天线设计/安装
  4.8  四旋翼飞行器空气动力学设计
  4.9  空气动力学设计指南
  简答题
  练习题
第5章  自动驾驶仪设计基础
  5.1  引言
    5.1.1  自动驾驶仪和操作人员
    5.1.2  自动驾驶仪的主要子系统
    5.1.3  自动驾驶仪设计或选择
  5.2  动力学建模
    5.2.1  建模方法
    5.2.2  基本模型
    5.2.3  传递函数
    5.2.4  状态空间表示
  5.3  气动力和气动力矩
    5.3.1  力和力矩方程
    5.3.2  稳定性和控制导数
    5.3.3  无量纲稳定性和控制导数
    5.3.4  有量纲稳定性和控制导数
    5.3.5  耦合稳定性导数
  5.4  动力学模型的简化
    5.4.1  线性化
    5.4.2  解耦
  5.5  固定翼无人飞行器动力学模型
    5.5.1  非线性全耦合运动方程
    5.5.2  非线性半耦合运动方程
    5.5.3  非线性解耦运动方程
    5.5.4  线性耦合运动方程
    5.5.5  线性解耦运动方程
    5.5.6  重新表述的（非线性半耦合）运动方程
    5.5.7  无动力滑翔运动方程
  5.6  动力学模型近似
    5.6.1  纯俯仰运动的近似
    5.6.2  纯滚转运动的近似
    5.6.3  纯偏航运动的近似
    5.6.4  纵向振荡模态的近似
  5.7  四旋翼（旋翼）飞行器动力学模型
    5.7.1  四个电动机的总推力
    5.7.2  动力学模型
    5.7.3  简化动力学模型
  5.8  自动驾驶仪分类
    5.8.1  增稳系统
    5.8.2  保持功能
    5.8.3  导航功能
    5.8.4  指令增强系统
  5.9  飞行仿真：数值方法
    5.9.1  数值积分
    5.9.2  MATLAB和Simulink
    5.9.3  硬件在环仿真
  5.10  无人飞行器飞行品质
    5.10.1  基本原理
    5.10.2  分级、分类和可接受等级
    5.10.3  强度限制
  5.11  自动驾驶仪设计流程
  简答题
  练习题
第6章  控制系统设计
  6.1  引言
  6.2  控制系统基础
    6.2.1  组成部分、概念和定义
    6.2.2  根轨迹法
    6.2.3  频域法
    6.2.4  控制器结构和控制结构
  6.3  伺服器和执行机构
    6.3.1  专有名词
    6.3.2  电动机
    6.3.3  液压执行机构
    6.3.4  延迟
    6.3.5  饱和
  6.4  飞行控制要求
    6.4.1  纵向控制要求
    6.4.2  横向控制要求
    6.4.3  航向控制要求
  6.5  控制模式
    6.5.1  耦合控制模式
    6.5.2  巡航控制
    6.5.3  俯仰姿态保持
    6.5.4  机翼水平调整器
    6.5.5  偏航阻尼器
    6.5.6  自动着陆
    6.5.7  转弯协调仪
  6.6  控制器设计
    6.6.1  PID控制器
    6.6.2  最优控制：LQR
    6.6.3  增益调度
    6.6.4  鲁棒控制
    6.6.5  数字控制
  6.7  自主
    6.7.1  分类
    6.7.2  感知和避障
    6.7.3  自动回收
    6.7.4  故障监测
    6.7.5  智能飞行规划
  6.8  有人无人飞行器协同
    6.8.1  协同的需求
    6.8.2  协同问题表述
    6.8.3  决策过程
    6.8.4  协同通信流程
    6.8.5  协同规则
  6.9  控制系统设计流程
  简答题
  练习题
第7章  制导系统设计
  7.1  引言
  7.2  基础知识
    7.2.1  制导过程
    7.2.2  制导系统组成部分
    7.2.3  制导组件
    7.2.4  目标探测
    7.2.5  移动目标跟踪
  7.3  制导律
  7.4  指令制导律
  7.5  PN制导律
  7.6  追踪制导律
  7.7  路径点制导律
    7.7.1  路径点
    7.7.2  路径点制导的类型
    7.7.3  水平轨迹分段
    7.7.4  路径点制导算法
    7.7.5  无人飞行器机动性评估
  7.8  感知和避障
    7.8.1  基础知识
    7.8.2  感知技术
    7.8.3  避免碰撞
  7.9  编队飞行
  7.10  运动规划和轨迹设计
  7.11  制导传感器：导引头
  7.12  制导系统设计流程
  简答题
  练习题
第8章  导航系统设计
  8.1  引言
  8.2  导航系统分类
  8.3  坐标系
    8.3.1  固定和移动参考系
    8.3.2  世界大地测量系统
  8.4  惯性导航系统
    8.4.1  基础知识
    8.4.2  导航方程
    8.4.3  导航基础计算
    8.4.4  大地坐标计算
  8.5  卡尔曼滤波
  8.6  全球定位系统
    8.6.1  基础知识
    8.6.2  地球经度和纬度
    8.6.3  地速和空速
  8.7  定位导航
    8.7.1  航图测读
    8.7.2  天文导航
  8.8  低可见度下的导航
  8.9  惯性导航传感器
    8.9.1  主要功能
    8.9.2  加速度计
    8.9.3  陀螺仪
    8.9.4  空速传感器
    8.9.5  高度传感器
    8.9.6  压力传感器
    8.9.7  时钟/计时器
    8.9.8  罗盘
    8.9.9  磁强计
    8.9.10  微机电系统惯性模块
    8.9.11  应答机
  8.10  导航中的干扰
    8.10.1  风
    8.10.2  阵风和扰动
    8.10.3  测量噪声
    8.10.4  漂移
    8.10.5  科里奥利效应
    8.10.6  磁偏
  8.11  导航系统设计流程
    8.11.1  设计要求
    8.11.2  设计流程图
    8.11.3  设计指南
  简答题
  练习题
第9章  微控制器
  9.1  引言
  9.2  基础知识
    9.2.1  微控制器基础
    9.2.2  微控制器与微处理器
    9.2.3  封装形式
    9.2.4  模块/组件
    9.2.5  Atmel ATmega644P
  9.3  微控制器电路
    9.3.1  微控制器电路板
    9.3.2  电动机
    9.3.3  伺服电机
    9.3.4  传感器
    9.3.5  电位器
  9.4  嵌入式系统
    9.4.1  简介
    9.4.2  嵌入式处理器
    9.4.3  信号流
  9.5  微控制器编程
    9.5.1  软件开发
    9.5.2  操作系统
    9.5.3  管理软件
    9.5.4  微控制器编程
    9.5.5  软件集成
    9.5.6  高级编程语言
    9.5.7  编译器
    9.5.8  调试
  9.6  C语言编程
    9.6.1  简介
    9.6.2  C语言程序的一般结构
    9.6.3  示例代码：检测失效LED
    9.6.4  执行C语言程序
  9.7  Arduino
    9.7.1  Arduino概述
    9.7.2  Arduino编程
    9.7.3  Arduino Uno板
    9.7.4  升降舵的开环控制
    9.7.5  Arduino和MATLAB
  9.8  开源商用自动驾驶仪
    9.8.1  ArduPilot自动驾驶仪
    9.8.2  PX4 Pixhawk自动驾驶仪
    9.8.3  MicroPilot自动驾驶仪
    9.8.4  DJI WooKong自动驾驶仪
  9.9  设计流程
  9.10  项目设计
    9.10.1  问题陈述
    9.10.2  设计与实现
    9.10.3  Arduino代码
    9.10.4  程序
    9.10.5  用于实时绘图的MATLAB代码
    9.10.6  系统响应和结果
  简答题
  练习题
  设计题
第10章  发射和回收系统设计
  10.1  引言
  10.2  发射技术
    10.2.1  火箭助推发射
    10.2.2  弹力绳发射
    10.2.3  气动发射器发射
    10.2.4  液压发射器发射
    10.2.5  空中发射
    10.2.6  手动发射
  10.3  发射装置
    10.3.1  组成部分
    10.3.2  坡道/滑道
    10.3.3  推进装置
    10.3.4  升降平台
    10.3.5  动力源
  10.4  发射基本原理
    10.4.1  基本原理
    10.4.2  控制发射方程
    10.4.3  机翼和水平尾翼的作用
    10.4.4  无人飞行器纵向配平
  10.5  升降机构设计
    10.5.1  升降机构操作
    10.5.2  液压和气动执行机构
  10.6  垂直起降
  10.7  回收技术
    10.7.1  基本原理
    10.7.2  撞网回收
    10.7.3  阻拦索回收
    10.7.4  天钩回收
    10.7.5  风向筒回收
    10.7.6  降落伞回收
  10.8  回收原理
    10.8.1  降落伞回收
    10.8.2  撞击回收
  10.9  发射和回收系统的移动性
    10.9.1  移动性要求
    10.9.2  传统轮式车辆
  10.10  发射和回收系统设计流程
    10.10.1  发射和回收技术选择
    10.10.2  发射系统设计
    10.10.3  回收系统设计
  简答题
  练习题
  设计题
第11章  地面控制站
  11.1  引言
  11.2  地面控制站子系统
  11.3  地面站类型
    11.3.1  手持无线电控制器
    11.3.2  便携式地面控制站
    11.3.3  移动卡车
    11.3.4  中央指挥站
    11.3.5  海上控制站
    11.3.6  通用地面控制站
  11.4  多无人飞行器的地面控制站
    11.4.1  “全球鹰”
    11.4.2  “捕食者”
    11.4.3  MQ-5A“猎人”
    11.4.4  “影子200”
    11.4.5  DJI“精灵”
    11.4.6  雅马哈RMAX
  11.5  人体工程学设计要求
    11.5.1  地面站飞行员/操作员数量
    11.5.2  人体工程学
    11.5.3  人类飞行员/操作员的特征
    11.5.4  控制台尺寸和限制
  11.6  辅助设备
    11.6.1  简介
    11.6.2  运输设备
    11.6.3  发电机
    11.6.4  暖通空调系统
    11.6.5  其他设备
  11.7  地面控制站设计流程
  简答题
  练习题
  设计题
  实验
第12章  有效载荷选择和设计
  12.1  引言
  12.2  有效载荷组成
    12.2.1  有效载荷定义
    12.2.2  有效载荷分类
  12.3  典型无人飞行器的有效载荷
    12.3.1  RQ-4“全球鹰”
    12.3.2  MQ-9“捕食者”B“收割者”
    12.3.3  RQ-7“影子200”
    12.3.4  RQ-5A“猎人”
    12.3.5  DJI“精灵”四旋翼飞行器
    12.3.6  X-45 无人战斗飞行器
    12.3.7  雅马哈RMAX
  12.4  货运有效载荷
  12.5  侦察/监视有效载荷
    12.5.1  光电相机
    12.5.2  红外相机
    12.5.3  雷达
    12.5.4  激光雷达
    12.5.5  测距仪
    12.5.6  激光指示器
    12.5.7  雷达告警接收机
  12.6  科研有效载荷
    12.6.1  分类
    12.6.2  温度传感器
  12.7  军事有效载荷
  12.8  电子对抗有效载荷
  12.9  有效载荷安装
    12.9.1  有效载荷连接
    12.9.2  有效载荷位置
    12.9.3  有效载荷空气动力学
    12.9.4  有效载荷结构一体化
    12.9.5  有效载荷稳定
  12.10  有效载荷的控制和管理
  12.11  有效载荷设计指南
  简答题
  练习题
  设计题
第13章  通信系统设计
  13.1  引言
  13.2  数据链
  13.3  发射机
  13.4  接收机
  13.5  天线
  13.6  无线电频率
  13.7  加密
  13.8  个别无人飞行器的通信系统
  13.9  安装
  13.10  通信系统设计流程
  13.11  基于Arduino开发板的双向通信
    13.11.1  通信模块
    13.11.2  NRF24L01模块
    13.11.3  蓝牙模块
    13.11.4  应用
  简答题
  练习题
  实验
  设计题
第14章  设计分析和反馈
  14.1  引言
  14.2  设计反馈回路
  14.3  重量和平衡
    14.3.1  无人飞行器重心
    14.3.2  重量分布
  14.4  稳定性分析
    14.4.1  基本原理
    14.4.2  纵向静稳定性
    14.4.3  纵向动稳定性
    14.4.4  横向航向静稳定性
    14.4.5  横向航向动稳定性
    14.4.6  稳定性导数的典型值
  14.5  可控性分析
    14.5.1  纵向控制
    14.5.2  横向控制
    14.5.3  航向控制
    14.5.4  控制导数的典型值
  14.6  飞行性能分析
    14.6.1  最大速度
    14.6.2  最大航程
    14.6.3  最大续航时间
    14.6.4  爬升性能
    14.6.5  起飞性能
    14.6.6  转弯性能
    14.6.7  绝对升限
  14.7  成本分析
  简答题
  练习题
缩略语
参数命名