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第1章 微型飞行器系统的概念与用途1

1.1 微型飞行器概念的提出1

1.2 微型飞行器系统的概念2

1.3 微型飞行器系统的用途3

1.4 微型飞行器系统的发展7

第2章 微型飞行器系统的组成与总体要求11

2.1 微型飞行器系统的组成11

2.1.1 微型飞行器系统的组成结构11

2.1.2 微型飞行器平台内部系统组成13

2.2 微型飞行器的分类14

2.2.1 微型飞行器的分类定义与特点14

2.2.2 现有微型飞行器的划分归类15

2.3 微型飞行器系统的总体要求16

2.3.1 微型飞行器的技术要求16

2.3.2 微型飞行器系统的协调与优化19

2.3.3 微型飞行器系统的研制过程21

第3章 微型飞行器系统的空中平台23

3.1 固定翼微型飞行器布局与结构23

3.1.1 低雷诺数的机翼平面形状23

3.1.2 固定翼微型飞行器布局设计23

3.1.3 固定翼微型飞行器结构设计26

3.2 扑翼微型飞行器布局与结构29

3.2.1 扑翼微型飞行器的基本特点29

3.2.2 单对扑翼微型飞行器布局与结构31

3.2.3 双对扑翼微型飞行器布局与结构32

3.2.4 变体扑翼微型飞行器布局与结构36

3.3 旋翼微型飞行器布局与结构40

3.3.1 旋翼微型飞行器的基本特点40

3.3.2 单旋翼微型飞行器布局与结构40

3.3.3 双旋翼微型飞行器布局与结构42

3.3.4 多旋翼微型飞行器布局与结构45

第4章 微型飞行器系统的动力与能源技术48

4.1 微型飞行器对动力的要求48

4.2 微型飞行器的动力装置48

4.2.1 微型电动机48

4.2.2 适于MAV的其他发动机59

4.3 微型无刷电动机的控制62

4.3.1 无刷电动机控制硬件设计63

4.3.2 无刷电动机控制软件设计67

4.4 微型飞行器的动力匹配69

4.4.1 微型电动机与螺旋桨匹配的基本原则69

4.4.2 微型电动机与螺旋桨匹配的试验技术70

4.5 微型飞行器的能源装置83

4.5.1 聚合物锂电池84

4.5.2 微型低温电池86

4.5.3 微型燃料电池87

4.5.4 微型结构电池89

第5章 微型传感器技术96

5.1 微型传感器与MEMS技术96

5.1.1 微型传感器类型96

5.1.2 MEMS技术的特点97

5.1.3 MEMS加工技术97

5.2 适于微型飞行器的微机电传感器100

5.2.1 MEMS陀螺100

5.2.2 MEMS加速度计108

5.2.3 微型磁强计112

5.2.4 微型气压高度计114

5.2.5 微型气压速度计116

5.2.6 微型卫星导航接收机117

5.3 微型传感器误差的分析与建模120

5.3.1 微型传感器误差的一般分析方法120

5.3.2 MEMS陀螺非随机误差分析与建模121

5.3.3 MEMS惯性传感器测量单元的随机误差特性分析与试验131

5.4 多传感器的信号处理138

5.4.1 微型惯性传感器信号滤波处理138

5.4.2 MEMS惯性传感器组合测量单元的减震设计139

5.4.3 微型飞行器传感器信号的系统级卡尔曼滤波141

5.4.4 微型飞行器传感器系统仿真技术144

第6章 微型飞行器飞行控制与导航技术148

6.1 微型飞行器的飞行力学148

6.1.1 微型飞行器的飞行力学特点148

6.1.2 常用坐标系定义及转换149

6.1.3 微型飞行器飞行动力学方程151

6.1.4 微型飞行器飞行运动学方程153

6.1.5 微型飞行器飞行力学的非线性问题155

6.2 微型飞行器的飞行稳定性和导航控制169

6.2.1 微型飞行器的增稳控制169

6.2.2 微型飞行器的姿态控制172

6.2.3 微型飞行器的轨迹控制177

6.2.4 MEMS微捷联惯性导航系统190

6.2.5 微型飞行器组合导航系统研究192

6.2.6 微型飞行器的航迹规划195

6.3 微型飞行控制系统硬件设计199

6.3.1 微型自主飞行控制硬件系统199

6.3.2 微型自主飞行控制器的接口驱动212

6.3.3 微型自主飞行控制器硬件系统的电磁兼容设计215

6.4 微型飞行器智能控制技术217

6.4.1 微型飞行器控制的特点218

6.4.2 微型飞行器的模糊控制技术218

6.4.3 微型飞行器的神经网络动态逆控制技术230

6.4.4 微型飞行器阵风减缓控制技术233

6.5 不同类型微型飞行器的控制技术237

6.5.1 固定翼微型飞行器的控制技术237

6.5.2 扑翼微型飞行器的控制技术240

6.5.3 旋翼微型飞行器的控制技术242

第7章 微型飞行器信息传输系统246

7.1 信息传输系统的组成与功能246

7.1.1 机载信息传输模块功能246

7.1.2 地面测控装置功能247

7.2 机载信息传输分系统设计248

7.2.1 测控与信息传输系统248

7.2.2 视频采集与图像压缩249

7.2.3 压缩视频与遥测数据的复合250

7.3 微型飞行器系统地面测控装置硬件设计251

7.3.1 地面测控系统组成251

7.3.2 地面测控装置硬件设计252

7.4 微型飞行器系统地面测控装置软件设计255

7.4.1 地面测控装置的设备驱动255

7.4.2 地面测控装置软件流程260

第8章 微型飞行器的视觉系统与自主避障导航技术261

8.1 视觉图像采集与转台控制261

8.1.1 微型摄像机技术261

8.1.2 微型摄像机转台控制技术262

8.2 微型飞行器系统的视频图像的传输与处理265

8.2.1 微型飞行器系统的视频图像的数据压缩265

8.2.2 微型飞行器系统的视频图像的传输266

8.2.3 视频图像的稳像预处理技术268

8.3 微型飞行器的目标特征跟踪269

8.3.1 序列图像中特征的提取和追踪269

8.3.2 序列图像中边缘的提取与追踪272

8.3.2 微型飞行器的目标特征跟踪技术277

8.4 微型飞行器系统的视觉导航技术282

8.4.1 微型飞行器视觉导航概念282

8.4.2 微型飞行器运动参数估算282

8.4.3 基于INS/Vision技术的微型飞行器组合导航方法292

8.5 全自主识别环境避障控制飞行技术298

8.5.1 自主识别环境和避障飞行控制模式298

8.5.2 自主识别环境和避障飞行控制方法299

8.6 微型飞行器系统的其他任务装置304

第9章 微型飞行器的飞行试验技术306

9.1 微型飞行器飞行试验的要求与程序306

9.1.1 微型飞行器飞行试验的要求306

9.1.2 微型飞行器飞行试验的程序307

9.2 微型飞行器飞行试验的仿真308

9.2.1 微型飞行器飞行试验的仿真系统结构309

9.2.2 微型飞行器飞行试验非线性模型的仿真309

9.3 微型飞行器飞行试验的测试方法和测试内容316

9.3.1 微型飞行器飞行试验的测试方法316

9.3.2 微型飞行器飞行试验的测试内容316

参考文献322

结束语327