前言

1907年，世界上第一架四旋翼飛行器成功升空，拉開了四旋翼飛行器研究的大幕。四旋翼飛行器的研究，是多學(xué)科的碰撞和結(jié)合，涉及控制理論、電子與通信理論、圖像處理技術(shù)及各種傳感器技術(shù)，也與材料科學(xué)等學(xué)科密切相關(guān)。

由于四旋翼飛行器相較于固定翼飛行器具有機(jī)動性強(qiáng)、能源利用率高、結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙和安全性高等特點，相較于地面機(jī)器人具有更高的自由度，因此近年來已成為一個研究熱點，不僅大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，以大疆為首的消費級四旋翼飛行器也取得了爆發(fā)式的發(fā)展。

四旋翼飛行器作為一個載體，在實現(xiàn)基本飛行功能的基礎(chǔ)上，可以附加各種不同的功能，這也是四旋翼飛行器的最大魅力之一。近年來還出現(xiàn)了各類新型無人機(jī)，如自拍無人機(jī)、農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)和快遞無人機(jī)等。各大研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的室內(nèi)精確定位無人機(jī)則能實現(xiàn)更多精細(xì)化的工作，如利用無人機(jī)搭建垂直村落、無人機(jī)集群化協(xié)同飛行表演等。

實現(xiàn)四旋翼飛行器自主飛行功能的基礎(chǔ)：①四旋翼飛行器實現(xiàn)自主平衡；②四旋翼飛行器在有遙控的情況下按照遙控者意愿飛行，且操作難度較低；③四旋翼飛行器在無遙控情況下利用附加傳感器實現(xiàn)定點懸停和位移控制。

對于初學(xué)者來說，四旋翼飛行器基礎(chǔ)飛行功能的實現(xiàn)有較高的難度，不僅要根據(jù)飛行原理裝配四旋翼飛行器的硬件，在硬件層面保證飛行器能夠安全穩(wěn)定飛行，而且要進(jìn)行四旋翼飛行器軟件設(shè)計，尤其是較為困難的底層軟件設(shè)計。此外，四旋翼飛行器參數(shù)的調(diào)節(jié)對開發(fā)者來說也是巨大的挑戰(zhàn)。

本書深入淺出地全面介紹了四旋翼飛行器的各方面知識，讓讀者能輕松容易地進(jìn)行學(xué)習(xí)。各章節(jié)分布如下：第1章介紹四旋翼飛行器的歷史、現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)；第2章介紹四旋翼飛行器的飛行原理，包括姿態(tài)表示、姿態(tài)解算、平衡控制算法和濾波算法；第3章介紹四旋翼飛行器設(shè)計中常用的通信協(xié)議；第4章介紹四旋翼飛行器上常用的硬件設(shè)備；第5章介紹四旋翼飛行器軟件系統(tǒng)設(shè)計；第6章介紹飛行控制模塊PCB的設(shè)計及四旋翼飛行器的組裝經(jīng)驗和調(diào)試經(jīng)驗；第7章介紹幾項四旋翼飛行器的實際應(yīng)用案例。

本書的撰寫得到了上海大學(xué)無人機(jī)協(xié)會成員徐晨暢、錢思杰、曹中正、黃瀟暢、胡嘯林等的大力協(xié)助，對他們在本書編寫過程中所做的工作表示感謝。

由于編者的知識水平有限，書中疏漏之處在所難免，希望廣大讀者批評指正。

編　者

2018年3月