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本书从整机设计、自动驾驶仪设计和地面系统设计3个方面来介绍无人机（UAV）的基本原理、设计流程和设计工具。载人飞机设计和无人机设计存在着相似之处和不同之处，包括设计过程、约束条件和无人机的主要部件（自动驾驶仪、地面站、通信、传感器和有效载荷）。无人机设计人员必须熟悉无人机最新的发展动态和当前技术，能够从过往的失败中吸取经验教训，且应当深入了解多种无人机设计方案。

第1部分

第1章　设计基础//2

1.1　引言//2

1.2无人机分类//4

1.3设计项目规划//10

1.4决策//11

1.5设计标准、目标和优先项//11

1.6可行性分析//14

1.7设计小组//15

1.8设计过程//16

1.9系统工程方法//17

1.10概念设计//21

1.11初步设计//26

1.12详细设计//28

1.13设计评审、评估和反馈//30

简答题//31

第2章　设计学科//33

2.1　引言//33

2.2空气动力学设计//35

2.3结构设计//37

2.4推进系统设计//39

2.5起落架设计//41

2.6机械/动力传递系统设计//43

2.7控制面设计//46

简答题//54

第2部分

第3章　自动驾驶仪的基本原理//58

3.1　引言//58

3.2自动驾驶仪的主要子系统//59

3.3动态建模//59

3.4无人机动态特征//63

3.5气动力和力矩//65

3.6稳定性和控制微分方程//66

3.7传递函数//68

3.8状态空间模型//69

3.9线性化//69

3.10自动驾驶仪设计过程//72

简答题//73

第4章　控制系统设计//75

4.1　引言//75

4.2控制系统基础//76

4.3无人机控制架构//80

4.3.1控制类型//80

4.3.2巡航控制//82

4.4飞行控制要求//84

4.4.1纵向控制要求//84

4.4.2横向控制要求//86

4.4.3定向控制要求//86

4.5PID控制器//87

4.6最优控制：线性二次调节器//88

4.7顽健性控制//89

4.8数字控制//90

4.9稳定性增强//92

4.10自主性//95

4.10.1分类//95

4.10.2侦察（探测）与回避//97

4.10.3自动回收//98

4.10.4故障监视//98

4.10.5智能飞行规划//99

4.10.6有人与无人平台编组//99

4.11控制系统设计过程//100

简答题//103

思考题//104

第5章　导航系统设计//107

5.1　引言//107

5.2坐标系统//109

5.3惯性导航系统//109

5.4全球定位系统//112

5.5位置固定导航//114

5.5.1地图读取//114

5.5.2天文导航//115

5.6惯性导航传感器//115

5.6.1加速度计//116

5.6.2陀螺仪//117

5.6.3空速传感器//120

5.6.4高度传感器//121

5.7设计考虑//122

简答题//124

第6章　引导系统设计//126

6.1　引言//126

6.2引导系统的构成要素//129

6.3引导律//130

6.4视线引导律//132

6.5编队飞行//134

6.6比例导航引导律//137

6.7追踪引导律//138

6.8航点引导律//139

6.9寻的器//139

简答题//142

第7章　微控制器//144

7.1　引言//144

7.2　基本功能//146

7.3模块/元件//150

7.4飞行软件//153

7.4.1软件开发//153

7.4.2操作系统//153

7.4.3管理软件//154

7.4.4微控制器编程//155

7.4.5　软件集成//156

7.4.6C语言//157

7.4.7编译器//158

7.4.8ArduPilot//159

7.4.9调试//159

7.4.10设计流程//159

简答题//160

第8章　地面控制站//164

8.1　引言//164

8.2GCS子系统//166

8.3地面站的人工操作员//167

8.4地面站类型//169

8.4.1手持式控制器//170

8.4.2　便携式GCS//170

8.4.3　移动卡车//171

8.4.4中央指挥站//174

8.5通信系统//176

8.6设计考虑//180

简答题//182

第9章　发射和回收系统//183

9.1　引言//183

9.2发射基础理论//184

9.3发射器设备//187

9.4回收技术//188

9.5回收基本原理//190

9.5.1伞降回收//190

9.5.2碰撞回收//192

9.6空中发射//193

9.7手抛发射//194

9.8发射和回收系统设计//195

简答题//197

思考题//197

第10章　有效载荷选择设计//199

10.1　引言//199

10.2有效载荷定义//201

10.3货物或包裹有效载荷//202

10.4侦察/监视有效载荷//203

10.4.1　相机//204

10.4.2　雷达//207

10.5科学有效载荷//209

10.6军用有效载荷（武器）//210

10.7有效载荷安装//211

10.7.1有效载荷的位置//212

10.7.2有效载荷空气动力学//213

10.7.3有效载荷结构集成//213

10.7.4有效载荷稳定化//214

10.8有效载荷的控制和管理//215

10.9有效载荷选择/设计考虑//216

简答题//218

思考题//219

注释//221

参考文献//223

关键词//229

穆罕默德·萨德拉伊博士是美国南新罕布什尔大学工程学院的副教授。1995年，他在澳大利亚墨尔本市皇家墨尔本理工大学获得航空航天工程专业硕士学位；2006年，在堪萨斯州堪萨斯大学获得航空航天工程专业博士学位。萨德拉伊博士是美国航空航天学会、Sigma Gamma Tau荣誉学会和美国工程教育学会的高级成员，还被列入美国名人录。他在学术界和工业界拥有20多年的专业经验。

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书籍介绍

本书从整机设计、自动驾驶仪设计和地面系统设计3个方面来介绍无人机（UAV）的基本原理、设计流程和设计工具。载人飞机设计和无人机设计存在着相似之处和不同之处，包括设计过程、约束条件和无人机的主要部件（自动驾驶仪、地面站、通信、传感器和有效载荷）。无人机设计人员必须熟悉无人机最新的发展动态和当前技术，能够从过往的失败中吸取经验教训，且应当深入了解多种无人机设计方案。