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　　隨著集成電路、微控制器以及微機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，多旋翼無(wú)人飛行器的控制技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展。隨著大疆、派諾特、3DR等國(guó)內(nèi)外一系列無(wú)人機(jī)公司推出針對(duì)普通大眾的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，無(wú)人機(jī)作為一個(gè)普通消費(fèi)應(yīng)用也得到了大眾的認(rèn)可和接受，越來(lái)越多的工程技術(shù)人員將多旋翼無(wú)人飛行器作為一個(gè)經(jīng)典的控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。本書(shū)主要圍繞多旋翼無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從嵌入式的基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始，深入淺出地介紹了無(wú)人機(jī)的基本知識(shí)和硬件構(gòu)成，重點(diǎn)介紹了無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)原理、基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)流程，針對(duì)飛行器系統(tǒng)的狀態(tài)解算介紹了幾種不同的解算方法，并給出相應(yīng)的實(shí)際代碼例程。本書(shū)從各方面對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，并提供了前沿的知識(shí)和信息，既有初學(xué)者希望了解的基礎(chǔ)知識(shí)，也有行業(yè)研究者所希望深入了解的算法分析，以及室內(nèi)定位SLAM原理等。　　除了正文部分，本書(shū)還提供了豐富的附錄，包括四旋翼無(wú)人機(jī)的組裝、無(wú)刷電機(jī)與電調(diào)的相關(guān)知識(shí)、無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)研發(fā)調(diào)試設(shè)備，以及業(yè)界流行的開(kāi)源飛控的相關(guān)知識(shí)，甚至包括無(wú)人機(jī)的相關(guān)應(yīng)用，讓讀者能夠更全面地熟悉和了解整個(gè)無(wú)人機(jī)行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)。　　本書(shū)特別適合作為高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電子工程等相關(guān)專業(yè)“多旋翼無(wú)人飛行器設(shè)計(jì)”課程的教材，也可供從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員參考。

　　前言
　　萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)的17年后（即1920年），多旋翼無(wú)人飛行器誕生，此后便經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的沉默期和醞釀期。隨著現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的發(fā)展，以及集成電路、嵌入式微處理器和微機(jī)電技術(shù)的成功應(yīng)用，在多旋翼飛行器軟硬件和算法兩方面均發(fā)展成熟的情況下，眾多和無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)投資等各類資本也都紛紛涌入無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)。隨著多旋翼無(wú)人飛行器在民用及消費(fèi)類市場(chǎng)的普及和應(yīng)用，整個(gè)行業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的人才需求也呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作為一個(gè)先進(jìn)復(fù)雜的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，涵蓋了材料、通信、電子、控制、數(shù)字信號(hào)處理和傳感器技術(shù)等各方面的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用，因此也需要各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人才，很多高校也同時(shí)開(kāi)設(shè)了相關(guān)專業(yè)。
　　現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外與多旋翼無(wú)人飛行器相關(guān)的研究論文尤其是針對(duì)飛控系統(tǒng)的論文非常豐富，但是國(guó)內(nèi)針對(duì)飛控系統(tǒng)的教材和書(shū)籍以介紹理論知識(shí)居多，偏向應(yīng)用的資料不夠豐富，而應(yīng)用級(jí)別的教材書(shū)籍正是廣大無(wú)人飛行器愛(ài)好者和基礎(chǔ)研究人員迫切需要的資料。正是在這個(gè)背景下，北京航空航天大學(xué)的林慶峰老師與武漢飛航科技有限公司共同合作推出了這本開(kāi)發(fā)指南，希望能夠結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究成果和各自的研究技術(shù)及產(chǎn)品，為業(yè)界提供一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和入門(mén)的資料。
　　本書(shū)為讀者提供了可以從零基礎(chǔ)開(kāi)始學(xué)習(xí)的多旋翼無(wú)人飛行器的基礎(chǔ)知識(shí)，包括無(wú)人機(jī)所涉及的機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、傳感器、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、光流定位系統(tǒng)、無(wú)線圖傳系統(tǒng)和地面測(cè)控站等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，這些內(nèi)容主要在第1章介紹，是針對(duì)航模愛(ài)好者與初學(xué)者的入門(mén)參考資料。需要了解飛控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的讀者可以重點(diǎn)閱讀第2章，該章深入淺出地介紹無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，處理器的選型和應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，讀者可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的詳細(xì)流程與方法，包括嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)、飛控系統(tǒng)的各種傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理、自動(dòng)控制的核心（即控制系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)），以及PID線性控制規(guī)律的設(shè)計(jì)核心方案，這些內(nèi)容主要在第6章、第7章和第8章中介紹，這一部分也是本書(shū)的重點(diǎn)內(nèi)容。此外，通過(guò)本書(shū)，讀者還能夠了解到無(wú)人機(jī)的自主導(dǎo)航的相關(guān)知識(shí)，包括室內(nèi)導(dǎo)航和室外導(dǎo)航的一些核心知識(shí)，以及避障系統(tǒng)的相關(guān)介紹。本書(shū)還介紹了針對(duì)無(wú)人機(jī)地面測(cè)控站設(shè)計(jì)的核心技術(shù)、遙測(cè)數(shù)據(jù)鏈路的通信原理設(shè)計(jì)、飛控參數(shù)存儲(chǔ)加載與更新以及其他一些輔助功能的相關(guān)介紹。此外，本書(shū)還對(duì)無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的應(yīng)用調(diào)試與檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，因此對(duì)于希望學(xué)習(xí)了解無(wú)人機(jī)飛控軟件算法并且需要進(jìn)行深入研究的讀者和愛(ài)好者，本書(shū)都是一種非常有價(jià)值的參考書(shū)籍。
　　本書(shū)主要由北京航空航天大學(xué)林慶峰老師及武漢飛航科技有限公司研發(fā)人員編寫(xiě)而成，所有作者均有多年從事無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)及應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。除三位主要作者的工作之外，本書(shū)還凝聚了武漢飛航科技有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)的眾多工程師的辛勤勞動(dòng)，他們是徐凡、鄭森林、徐仕斌、吳志雄、雷航、王飛、魏德明、畢野、楊金星、奚天麒、張瑋和張偉，在此對(duì)他們一一表示感謝。此外，本書(shū)還得到了鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程學(xué)院的陳宇老師的支持和指導(dǎo)。本書(shū)所介紹和闡述的飛控系統(tǒng)和其他各部分無(wú)人機(jī)設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備均由武漢飛航科技有限公司提供，所介紹的實(shí)驗(yàn)案例均可在該公司的光標(biāo)系列飛控設(shè)備上運(yùn)行。
　　由于編者水平所限，并且時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
　　編者2017年3月

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