本书作为无人*专业应用型人才培养的创新教材，主要讲解了无人*系统相关的理论基础知识。全书总共分为8个模块、33个学习任务，内容包括无人*机的基本认知、无人*空气动力学、无人*飞行原理、无人*飞行控制原理、无人*导航原理、无人*通信原理、无人*地面站工作原理以及航空气象。

本书适用于无人*机工程类、应用类以及航空飞行器类职业本科和高职高专教学，也可用于培训类学校的无人*相关专业理论教学，还可供无人*爱好者作为参考资料使用。

前言

模块一 无人*的基本认知

学习任务1 了解无人*的定义与发展历史 ...002

知识点1 无人*的定义 ...002

知识点2 无人*的发展历史 ...003

拓展课堂 ...005

学习任务2 了解无人*系统的组成 ...005

知识点1 飞行平台 ...006

知识点2 动力系统 ...010

知识点3 飞控系统 ...010

知识点4 导航系统 ...010

知识点5 电气系统 ...011

知识点6 数据链路 ...012

知识点7 地面控制站 ...013

知识点8 任务载荷 ...014

知识点9 发射与回收系统 ...015

学习任务3 了解无人*的分类 ...020

知识点1 按飞行平台构型分类 ...021

知识点2 按起飞重量分类 ...025

知识点3 按活动半径分类 ...026

知识点4 按飞行高度分类 ...026

知识点5 按用途分类 ...027

拓展课堂 ...027

学习任务4 了解无人*的应用 ...028

知识点1 军用无人* ...028

知识点2 民用无人* ...031

拓展课堂 ...035

模块二 无人*空气动力学

学习任务1 了解飞行大气环境 ...037

知识点1 大气层划分 ...037

知识点2 大气的物理特性 ...040

知识点3 标准大气 ...040

知识点4 流场的概念 ...041

学习任务2 了解空气流动的基本规律 ...043

知识点1 空气流动模型 ...043

知识点2 运动的转换 ...044

知识点3 连续性定理 ...045

知识点4 伯努利定理 ...047

拓展课堂 ...048

学习任务3 了解升力和增升原理 ...048

知识点1 升力产生的原理 ...049

知识点2 迎角 ...050

知识点3 升力公式 ...051

知识点4 增升原理 ...052

知识点5 增升装置 ...052

学习任务4 阻力和减阻措施 ...055

知识点1 阻力公式 ...056

知识点2 压差阻力及减阻措施 ...056

知识点3 摩擦阻力及减阻措施 ...057

知识点4 阻力及减阻措施 ...058

知识点5 诱导阻力及减阻措施 ...059

知识点6 激波阻力及减阻措施 ...061

学习任务5 固定翼无人*空气动力学 ...063

知识点1 坐标系 ...063

知识点2 升阻比 ...064

知识点3 翼载荷 ...064

知识点4 机翼的几何参数 ...064

知识点5 翼型选择 ...065

拓展课堂 ...068

学习任务6 旋翼无人*空气动力学 ...069

知识点1 无人直升机的组成 ...070

知识点2 多旋翼无人*的组成 ...073

知识点3 旋翼空气动力学 ...076

模块三 无人*飞行原理

学习任务1 飞机的平衡 ...081

知识点1 平衡的定义 ...081

知识点2 俯仰平衡 ...082

知识点3 横向平衡 ...084

知识点4 方向平衡 ...085

学习任务2 飞机的稳定性 ...087

知识点1 稳定性的定义 ...087

知识点2 俯仰（纵向）稳定性 ...088

知识点3 方向（航向）稳定性 ...092

知识点4 横向（横侧）稳定性 ...093

学习任务3 飞机的操纵性 ...096

知识点1 俯仰操纵性 ...096

知识点2 方向操纵性 ...097

知识点3 横向操纵性 ...098

拓展课堂 ...099

学习任务4 无人*的飞行性能 ...099

知识点1 平飞性能 ...100

知识点2 爬升性能 ...101

知识点3 下降性能 ...102

知识点4 续航性能 ...102

知识点5 活动半径 ...103

知识点6 起飞着陆性能 ...104

模块四 无人*飞行控制原理

学习任务1 飞行控制系统概述 ...106

知识点1 飞行控制系统的定义 ...107

知识点2 飞行控制系统的基本功能 ...107

拓展课堂 ...109

学习任务2 飞行控制系统的基本原理 ...110

知识点1 自动驾驶原理 ...110

知识点2 飞控的工作过程 ...111

学习任务3 飞行控制系统的硬件组成 ...112

知识点1 处理器 ...112

知识点2 通信接口 ...113

知识点3 MEMS传感器 ...115

学习任务4 飞行控制系统的软件 ...117

知识点1 嵌入式操作系统 ...117

知识点2 飞控算法 ...118

学习任务5 常用开源飞控 ...123

知识点1 Arduino ...124

知识点2 PX4和PIXHawk ...124

知识点3 MWC ...126

知识点4 DJI NAZA飞控 ...126

知识点5 KK飞控 ...127

知识点6 PPZ飞控 ...127

模块五 无人*导航原理

学习任务1 导航技术概述 ...130

知识点1 导航技术的发展 ...130

知识点2 导航技术的分类 ...134

知识点3 导航的基本手段 ...136

学习任务2 卫星导航技术原理 ...143

知识点1 卫星导航概述 ...143

知识点2 GPS系统定位原理 ...145

知识点3 北斗卫星导航系统 ...151

拓展课堂 ...153

学习任务3 组合导航和差分定位技术 ...154

知识点1 组合导航 ...154

知识点2 差分定位技术原理 ...156

模块六 无人*通信原理

学习任务1 无人*通信需求及特点 ...160

知识点1 无人*通信需求 ...161

知识点2 无人*通信的特点 ...165

学习任务2 无人*通信的分类 ...168

知识点1 根据传输手段划分 ...169

知识点2 根据通信频段划分 ...174

知识点3 根据通信距离划分 ...176

知识点4 按照其他方式划分 ...178

学习任务3 通信的基本原理 ...182

知识点1 通信基本知识 ...183

知识点2 通信的过程及构成要素 ...185

知识点3 无人*数据链 ...185

知识点4 无人*通信性能指标 ...186

学习任务4 无人*通信设备及工作模式 ...189

知识点1 通信设备 ...190

知识点2 工作模式 ...195

学习任务5 通信协议MavLink ...200

知识点1 MavLink简介 ...201

知识点2 MavLink的优势 ...202

知识点3 MavLink的信息结构 ...202

知识点4 心跳包 ...204

知识点5 全球定位信息 ...205

知识点6 命令信息 ...206

模块七 无人*地面站工作原理

学习任务1 地面站概述 ...209

知识点1 地面站的定义 ...209

知识点2 地面站的功能模块 ...210

知识点3 国内外地面站介绍 ...211

学习任务2 地面站软件 ...213

知识点1 地面站软件介绍 ...214

知识点2 地面站软件的发展趋势 ...214

知识点3 地面站软件的功能 ...215

学习任务3 地面站软件的界面 ...218

知识点1 地面站软件总体结构 ...219

知识点2 地面站软件工作流程 ...221

知识点3 界面设计 ...221

学习任务4 地面站重要功能介绍 ...222

知识点1 通信控制与数据处理 ...223

知识点2 电子地图 ...224

知识点3 航迹规划 ...225

模块八 航空气象

学习任务1 大气成分与结构 ...227

知识点1 大气飞行环境 ...227

知识点2 对流层 ...228

知识点3 平流层 ...230

知识点4 中间层 ...230

知识点5 热层 ...230

知识点6 散逸层 ...230

学习任务2 基本气象要素对飞行性能的影响 ...231

知识点1 气温 ...231

知识点2 气压 ...233

知识点3 湿度 ...234

知识点4 风 ...235

知识点5 能见度 ...238

知识点6 雷暴 ...239

知识点7 乱流 ...240

知识点8 积冰 ...242

知识点9 气团和锋 ...245

拓展课堂 ...249

参考文献 ...251