四軸飛行器是一種無人飛行器，也是一種智能機器人，「四軸」指飛行器的動力由四個旋翼式的飛行引擎提供。人們對於四軸飛行器的研究從軍用到民用、商用領域都有涉及。近幾十年來，隨著現代控制理論與電子控制技術的發展，運用現代控制技術，使用電機代替油動力引擎迸行四軸飛行器控制研究。本書利用主流控制器STM32系列微處理器平台，從設計的方案論證、器件選型、代碼調試的全過程對四軸飛行器設計透徹細緻地講解，讀者可以根據書中給出的電路和代碼自行設計，非常適合嵌入式系統的愛好者和在校本科生和研究生學習使用。
本書可作為電子、通信及控制等相關專業的參考書，也可以作為相關技術人員的技術參考書。
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$ 312 ～ 390 | 四旋翼無人飛行器設計
作者：馮新宇 出版社：崧燁文化 出版日期：2018-01-01 語言：繁體/中文  共 2 筆 → 查價格、看圖書介紹
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圖書介紹 - 資料來源：博客來 評分：
圖書名稱：四旋翼無人飛行器設計 (電子書)
內容簡介
目錄
版權訊息
作者簡介
內容簡介
推薦序 FOREWORD
前言 PREFACE
第1章 簡介
1.1 四旋翼飛行器發展歷史
1.2 四旋翼飛行器的研究現狀
1.3 四旋翼飛行器的主要應用
第2章 四旋翼飛行器的控制原理
2.1 四旋翼飛行器的結構
2.2 四旋翼飛行器的運動控制方法
2.3 四旋翼飛行器各部分的工作原理
2.3.1 飛行姿態與升力關係
1．飛行器繞y軸旋轉α角度與升力之間的關係
2．飛行器繞x軸旋轉β角度與升力之間的關係
3．飛行器繞z軸旋轉γ角度與升力之間的關係
4．飛行器飛行速度與螺旋槳升力之間的關係
2.3.2 飛行姿態的測量
2.3.3 加速度傳感器工作原理及角度測量
2.3.4 陀螺儀傳感器工作原理及角度測量
2.3.5 磁力計傳感器工作原理及測量方法
2.4 姿態解算方法
2.4.1 互補濾波算法
2.4.2 卡爾曼濾波算法
2.4.3 DMP姿態數據獲取
2.5 PID控制算法
2.5.1 PID概述
2.5.2 四軸飛行器PID控制器設計
第3章 硬體設計
3.1 協議預備知識
3.1.1 SPI總線
1．基本情況
2．SPI模式
3．STM32的SPI特性及架構
4．STM32的SPI架構分析
3.1.2 I2C總線
1．物理層
2．協議層
3．STM32的I2C特性及架構
3.1.3 USART總線
1．串口工作過程分析
2．波特率控制
3．收發控制
4．數據存儲轉移
3.2 總體設計
3.2.1 遙控器電路基本框架
3.2.2 飛行器主控電路基本框架
3.3 飛行器主控電路最小系統設計
3.3.1 基本原理
1．更先進的內核
2．更多的資源
3．增強的外設功能
4．更高的性能
5．更低的功耗
3.3.2 硬體電路設計
3.4 姿態傳感器模塊
3.4.1 基本原理
1．三軸加速度計
2．三軸陀螺儀
3．三軸磁力計
3.4.2 硬體電路設計
3.5 無線通信模塊
3.5.1 基本原理
3.5.2 硬體電路設計
3.6 定高模塊
3.6.1 超聲波定高模塊
1．接口說明
2．測距工作原理
3.6.2 氣壓計定高模塊
1．基本原理
2．硬體電路設計
3.7 電機及驅動模塊
3.7.1 基本原理
1．無刷電機
2．無刷電子調速器
3.7.2 硬體電路設計
1．電路連接
2．油門行程校準操作方法
3．進角參數設定操作方法
3.8 遙控器模塊設計
3.8.1 基本原理
1．搖桿電位器
2．液晶
3.8.2 硬體電路設計
1．最小系統電路
2．電源電路
3．搖桿電路
4．液晶和串口電路
5．無線收發電路
6．下載電路
3.9 電源模塊選擇
3.10 四軸飛行器的組裝
3.10.1 電機、漿、電池、機型的相互關係
3.10.2 機架的組裝
第4章 軟體設計
4.1 軟體預備知識
4.1.1 剛體的空間角位置描述
4.1.2 用歐拉角描述定點轉動剛體的角位置
4.1.3 四元數
4.1.4 控制與濾波算法
1．互補濾波
2．卡爾曼濾波
3．單級PID
4．串級PID調節
4.2 主控程序初始化設置及說明
4.2.1 SPI的I/O口初始化實現
1．使能SPI1時鐘和相關I/O口時鐘
2．初始化相應I/O引腳並復用引腳為SPI1引腳
3．初始化STM32F4硬體SPI1
4.2.2 IIC的I/O口初始化實現
1．使能I2C2和相關GPIO引腳的時鐘
2．初始化相應I/O引腳並復用引腳為I2C2引腳
3．初始化STM32F4硬體IIC
4.2.3 定時器初始化實現
4.2.4 電子調速器初始化實現
1．使能定時器4與相應PWM輸出引腳
2．將相關引腳初始化為復用推輓輸出
3．對產生PWM脈衝所用到的定時器4 進行初始化
4．PWM初始化
5．對於第一次使用要對電調進行油門行程校準
4.3 姿態傳感器軟體設計
4.3.1 軟體設計基本思路
4.3.2 DMP
1．涉及算法
2．傳感器數據
3．Invensense MD 6.12驅動層（core\driverMPL）包含文件
4．eMPL-HAL目錄包含從MPL庫中獲取各類數據的API。用戶可以通過以下函數獲取
5．初始化API
6．方向矩陣
7．中斷處理
8．DMP初始化
9．DMP特性
10．DMP FIFO輸出
11．校準數據和存儲
4.3.3 代碼實現及解析
1．對MPU模塊進行初始化
2．對MPL模塊進行初始化
3．設置傳感器基礎輸出
4．設置傳感器基礎輸出速率
5．使能四元數輸出
6．使能9軸數據輸出
7．使能地磁數據校準
8．使能快速靜止校準（如果500ms無運動則進行一次數據校準）
9．使能陀螺儀校準
10．磁場受到干擾時不使用地磁數據
11．運行時保持自動校準
12．開始上述屬於MP模塊中各功能
13．家族DMP驅動代碼
14．設置DMP方向矩陣（無須更改，默認即可）
15．使能的DMP功能
16．設置DMP輸出速率（最大為200Hz）
17．8s後進行一次準確的校準
18．開啟DMP功能
19．設置DMP中斷引腳持續工作
4.4 氣壓計軟體設計
4.4.1 軟體設計基本思路
1．氣壓和溫度計算流程
2．重要時序
4.4.2 代碼實現及解析
1．初始化及如何讀出其中的數據
4.4.3 自主高度控制的實現
4.5 遙控器軟體設計
4.5.1 軟體設計基本思路
4.5.2 無線模塊代碼實現及解析
1．行硬體引腳的宏定義
2．GPIO引腳的初始化
3．SPI的初始化
4．SI4463無線模塊的重要寄存器
5．發送指令函數
6．向發送FIFO寄存器寫入數據
7．向接收FIFO寄存器寫入數據
8．讀取狀態數據函數
9．等待模塊應答相應函數
10．SI4463相關引腳及硬體SPI初始化
11．開始發送
12．設置包內容
13．下面是發送數據的具體程序
14．下面介紹接收數據的程序
4.5.3 搖桿代碼實現及解析
4.6 攝像頭軟體設計
4.6.1 軟體設計基本思路
4.6.2 攝像頭的數據讀取
4.6.3 攝像頭的數據處理
1．平滑濾波算法
2．中值濾波算法
3．動態阈值設定
4．二值化圖像的相關參數提取
4.7 上位機設計
4.7.1 幀頭檢測模塊
4.7.2 3D模型路徑模塊
1．拆分路徑VI
2．創建路徑VI
4.7.3 3D模型屬性設置模塊
1．加載ASE幾何VI
2．創建對象VI
3．設置縮放VI
4．旋轉Y軸／X軸VI
5．設置材質VI
6．顏色改變VI
4.7.4 陀螺儀3D數據顯示模塊
1．創建三維坐標軸VI
2．顏色改變VI
3．添加對象VI
第5章 調試、問題解析及改進方向隨想
1．硬體方面
2．軟體方面
3．調試方面
4．存在的問題
附錄A STM32F4最小系統電路圖
附錄B 遙控器電路
附錄C 飛控板連接電路
參考文獻
作者簡介
內容簡介
推薦序 FOREWORD
前言 PREFACE
第1章 簡介
1.1 四旋翼飛行器發展歷史
1.2 四旋翼飛行器的研究現狀
1.3 四旋翼飛行器的主要應用
第2章 四旋翼飛行器的控制原理
2.1 四旋翼飛行器的結構
2.2 四旋翼飛行器的運動控制方法
2.3 四旋翼飛行器各部分的工作原理
2.3.1 飛行姿態與升力關係
1．飛行器繞y軸旋轉α角度與升力之間的關係
2．飛行器繞x軸旋轉β角度與升力之間的關係
3．飛行器繞z軸旋轉γ角度與升力之間的關係
4．飛行器飛行速度與螺旋槳升力之間的關係
2.3.2 飛行姿態的測量
2.3.3 加速度傳感器工作原理及角度測量
2.3.4 陀螺儀傳感器工作原理及角度測量
2.3.5 磁力計傳感器工作原理及測量方法
2.4 姿態解算方法
2.4.1 互補濾波算法
2.4.2 卡爾曼濾波算法
2.4.3 DMP姿態數據獲取
2.5 PID控制算法
2.5.1 PID概述
2.5.2 四軸飛行器PID控制器設計
第3章 硬體設計
3.1 協議預備知識
3.1.1 SPI總線
1．基本情況
2．SPI模式
3．STM32的SPI特性及架構
4．STM32的SPI架構分析
3.1.2 I2C總線
1．物理層
2．協議層
3．STM32的I2C特性及架構
3.1.3 USART總線
1．串口工作過程分析
2．波特率控制
3．收發控制
4．數據存儲轉移
3.2 總體設計
3.2.1 遙控器電路基本框架
3.2.2 飛行器主控電路基本框架
3.3 飛行器主控電路最小系統設計
3.3.1 基本原理
1．更先進的內核
2．更多的資源
3．增強的外設功能
4．更高的性能
5．更低的功耗
3.3.2 硬體電路設計
3.4 姿態傳感器模塊
3.4.1 基本原理
1．三軸加速度計
2．三軸陀螺儀
3．三軸磁力計
3.4.2 硬體電路設計
3.5 無線通信模塊
3.5.1 基本原理
3.5.2 硬體電路設計
3.6 定高模塊
3.6.1 超聲波定高模塊
1．接口說明
2．測距工作原理
3.6.2 氣壓計定高模塊
1．基本原理
2．硬體電路設計
3.7 電機及驅動模塊
3.7.1 基本原理
1．無刷電機
2．無刷電子調速器
3.7.2 硬體電路設計
1．電路連接
2．油門行程校準操作方法
3．進角參數設定操作方法
3.8 遙控器模塊設計
3.8.1 基本原理
1．搖桿電位器
2．液晶
3.8.2 硬體電路設計
1．最小系統電路
2．電源電路
3．搖桿電路
4．液晶和串口電路
5．無線收發電路
6．下載電路
3.9 電源模塊選擇
3.10 四軸飛行器的組裝
3.10.1 電機、漿、電池、機型的相互關係
3.10.2 機架的組裝
第4章 軟體設計
4.1 軟體預備知識
4.1.1 剛體的空間角位置描述
4.1.2 用歐拉角描述定點轉動剛體的角位置
4.1.3 四元數
4.1.4 控制與濾波算法
1．互補濾波
2．卡爾曼濾波
3．單級PID
4．串級PID調節
4.2 主控程序初始化設置及說明
4.2.1 SPI的I/O口初始化實現
1．使能SPI1時鐘和相關I/O口時鐘
2．初始化相應I/O引腳並復用引腳為SPI1引腳
3．初始化STM32F4硬體SPI1
4.2.2 IIC的I/O口初始化實現
1．使能I2C2和相關GPIO引腳的時鐘
2．初始化相應I/O引腳並復用引腳為I2C2引腳
3．初始化STM32F4硬體IIC
4.2.3 定時器初始化實現
4.2.4 電子調速器初始化實現
1．使能定時器4與相應PWM輸出引腳
2．將相關引腳初始化為復用推輓輸出
3．對產生PWM脈衝所用到的定時器4 進行初始化
4．PWM初始化
5．對於第一次使用要對電調進行油門行程校準
4.3 姿態傳感器軟體設計
4.3.1 軟體設計基本思路
4.3.2 DMP
1．涉及算法
2．傳感器數據
3．Invensense MD 6.12驅動層（core\driverMPL）包含文件
4．eMPL-HAL目錄包含從MPL庫中獲取各類數據的API。用戶可以通過以下函數獲取
5．初始化API
6．方向矩陣
7．中斷處理
8．DMP初始化
9．DMP特性
10．DMP FIFO輸出
11．校準數據和存儲
4.3.3 代碼實現及解析
1．對MPU模塊進行初始化
2．對MPL模塊進行初始化
3．設置傳感器基礎輸出
4．設置傳感器基礎輸出速率
5．使能四元數輸出
6．使能9軸數據輸出
7．使能地磁數據校準
8．使能快速靜止校準（如果500ms無運動則進行一次數據校準）
9．使能陀螺儀校準
10．磁場受到干擾時不使用地磁數據
11．運行時保持自動校準
12．開始上述屬於MP模塊中各功能
13．家族DMP驅動代碼
14．設置DMP方向矩陣（無須更改，默認即可）
15．使能的DMP功能
16．設置DMP輸出速率（最大為200Hz）
17．8s後進行一次準確的校準
18．開啟DMP功能
19．設置DMP中斷引腳持續工作
4.4 氣壓計軟體設計
4.4.1 軟體設計基本思路
1．氣壓和溫度計算流程
2．重要時序
4.4.2 代碼實現及解析
1．初始化及如何讀出其中的數據
4.4.3 自主高度控制的實現
4.5 遙控器軟體設計
4.5.1 軟體設計基本思路
4.5.2 無線模塊代碼實現及解析
1．行硬體引腳的宏定義
2．GPIO引腳的初始化
3．SPI的初始化
4．SI4463無線模塊的重要寄存器
5．發送指令函數
6．向發送FIFO寄存器寫入數據
7．向接收FIFO寄存器寫入數據
8．讀取狀態數據函數
9．等待模塊應答相應函數
10．SI4463相關引腳及硬體SPI初始化
11．開始發送
12．設置包內容
13．下面是發送數據的具體程序
14．下面介紹接收數據的程序
4.5.3 搖桿代碼實現及解析
4.6 攝像頭軟體設計
4.6.1 軟體設計基本思路
4.6.2 攝像頭的數據讀取
4.6.3 攝像頭的數據處理
1．平滑濾波算法
2．中值濾波算法
3．動態阈值設定
4．二值化圖像的相關參數提取
4.7 上位機設計
4.7.1 幀頭檢測模塊
4.7.2 3D模型路徑模塊
1．拆分路徑VI
2．創建路徑VI
4.7.3 3D模型屬性設置模塊
1．加載ASE幾何VI
2．創建對象VI
3．設置縮放VI
4．旋轉Y軸／X軸VI
5．設置材質VI
6．顏色改變VI
4.7.4 陀螺儀3D數據顯示模塊
1．創建三維坐標軸VI
2．顏色改變VI
3．添加對象VI
第5章 調試、問題解析及改進方向隨想
1．硬體方面
2．軟體方面
3．調試方面
4．存在的問題
附錄A STM32F4最小系統電路圖
附錄B 遙控器電路
附錄C 飛控板連接電路
參考文獻
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