无人机制作指南

本书是一本全面的无人机制作指南，从搭建无人机外形、结构、框架开始，到添加各种功能设备，再到向Arduino编程，使其可以通过智能手机进行遥控。跟随本书，读者可以自制一台功能齐备的无人机，适合无人机爱好者、电子制作爱好者和广大创客们阅读。

David McGriffy从个人计算机时代就开始从事程序员工作。使用过无线电控制飞行器，驾驶过民用飞机，包括各种型号的滑翔机。在GPS卫星发射之初，他已经在为GPS系统效力了。曾为知名电脑公司编写过嵌入式系统的代码并以此为乐。还奔波于世界各地，为海上石油钻机的控制系统进行失效模型分析，因此还发明了振动分析系统。同时他还是网站性能专家，并在IEEE相关栏目发表论文。David如今经营着一家音频软件公司，VVAudio，这家公司为环绕立体声和虚拟现实系统开发了一系列插件。他还从德克萨斯州大学奥斯汀分校拿到了物理博士学位。

1　无人机成真之路　1 

电机　2 

电池　4 

控制系统　4 

2　常用无人机的控制系统　7 

MultiWii（一款通用遥控多旋翼飞行器控制软件）　7 

无人机代码　9 

APM/ ArduPilot　9 

PX4/Pixhawk　10 

DJI（Naza）　11 

KK2　12 

CC3D/OpenPilot　12 

Naze32/Baseflight/Cleanflight　13 

选择一个飞行控制系统　14 

3　无人机功能　15 

航拍　15 

FPV追踪　16 

教育　17 

飞行　17 

4　提升哈博森X4的性能　19 

目标以及测试方法　19 

电池的升级　21 

螺旋桨的升级　22 

5　制作X4Wii　27 

组件　28 

编译　30 

加载新代码　30 

连线　32 

装配　33 

设置并调试　35 

遥控器频率　35 

PID　36 

模式　38 

6　可见无人机控制器　41 

极小的中央处理器　42 

无线电　43 

IMU/AHRS　44 

电源　44 

有电机控制器的电路板　45 

框架、电机、螺旋桨　46 

重量的预算　47 

7　基本I/O代码　49 

配置IDE　49 

主循环　50 

RC接收器　52 

蓝牙　54 

电机　57 

8　多轴飞行器的空气动力学　59 

升力与推力　59 

倾斜和翻滚　60 

偏航　61 

过渡升力　62 

涡环状态　62 

9　惯性测量单元/航姿系统　65 

陀螺仪　66 

加速计　66 

惯性测量单元（IMU）　67 

磁力计　69 

10　模式与组合　71 

模式　71 

角模式　72 

速率模式　73 

组合　73 

11　比例积分微分（PID）控制系统　75 

算法　75 

P-比例　75 

I-积分　75 

D-微分　76 

实现　77 

调试　78 

理论　78 

实践　82 

12　电路板和电机控制器　83 

设计工具和文件　83 

组件的放置　84 

能源的输入和分配　84 

电机控制器　85 

原理图和布局　87 

组建　88 

13　构建与调试　93 

安装控制器并且连接LED灯　93 

连接电机　93 

安装无线电　95 

完成框架　95 

地面实验　97 

飞行测试以及未来的工作　98 

14　更大的框架　101 

S500的工具包　102 

依照说明书执行　103 

15　安装电力系统　105 

挂载电子速度控制器　105 

连接配电板　106 

挂载电机　107 

决定方向　108 

16　无刷电机和它们的电子速度控制器　113 

无刷电机　113 

电子速度控制器　115 

电池消除电路　116 

17　安装飞行器控制器与无线电　119 

轻型Pixhawk和减振架　120 

遥控无线电　121 

遥感无线电　123 

安全开关　124 

测试　125 

18　GPS　127 

发展历史　128 

运行原理　128 

水平精度系数（HDOP）　130 

安装　130 

19　磁力计　133 

地球磁场　133 

磁偏角和偏差　134 

磁阻　135 

无人机上的应用　136 

20　将S500飞上天空　139 

螺旋桨的组装　140 

连接电池和电压监测器　141 

无线电和加速度计的校准　143 

飞行模式　144 

最初的调优　145 

最终的清单与第一次飞行　146 

21　光流、声纳和激光雷达　149 

声纳　149 

激光雷达　150 

光流传感器　151 

视觉测程法　152 

22　振动　153 

造成振动的原因　153 

振动带来的影响　154 

阻尼与隔离　155 

螺旋桨的平衡　155 

23　故障模式和容错系统　157 

失效保护　157 

冗余　158 

24　接口　159 

计算机接口　159 

无线电控制无线电的标准　161 

DSM/DSM2/DSMX　162 

FrSky　162 

伺服系统与电子速度控制器的控制　162 

遥测技术　163 

GPS　164 

25　未来　167 

专业化　167 

管理　167 

易用性　168 

安全性　168 

人类飞行事业　168