多旋翼飛行器設計與控制

《多旋翼飛行器設計與控制》是2018年1月電子工業出版社出版的圖書，作者是全權。

基本介紹

• 中文名：多旋翼飛行器設計與控制
• 作者：全權
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2018年1月
• 頁數：372 頁
• 定價：98 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787121312687

內容簡介

本書覆蓋了多旋翼飛行器設計的大部分內容，共十五章，包括多旋翼飛行器基礎知識、布局、動力系統、建模、感知、控制和決策等部分。旨在將多旋翼飛行器工程實踐中套用的設計原則組織起來，並強調基礎概念的重要性，具有基礎性、實用性、綜合性和系統性等特點。本書可以用作高年級本科生以及研究生教材，或者作為該領域研究的入門指南，還可以作為多旋翼飛行器工程師的自學教材。另外，本書也可以作為其他無人飛行系統乃至無人系統的補充閱讀材料。

圖書目錄

目錄

第1 章緒論........................................................................... 1

1.1 基本概念..................................................................... 2

1.1.1 常見飛行器分類........................................................... 2

1.1.2 無人駕駛飛機和航空模型飛機..............................................4

1.2 多旋翼遙控和性能評估.......................................................5

1.2.1 遙控.....................................................................5

1.2.2 性能評估.................................................................9

1.2.3 瓶頸.................................................................11

1.3 多旋翼發展歷史.................................................................11

1.3.1 休眠期.................................................................12

1.3.2 復甦期.................................................................13

1.3.3 發展期.................................................................14

1.3.4 活躍期.................................................................15

1.3.5 爆發期.................................................................16

1.3.6 評註................................................................. 19

1.4 本書的目的和寫作結構.................................................................19

1.4.1 本書的目的.................................................................19

1.4.2 寫作結構.................................................................20

習題1.................................................................23

參考文獻.................................................................23

第一篇設計篇

第2 章基本組成.................................................................... 28

2.1 總體介紹.................................................................... 29

2.2 機架.................................................................... 31

2.2.1 機身....................................................................31

2.2.2 起落架....................................................................32

2.2.3 涵道....................................................................32

2.3 動力系統.................................................................... 33

2.3.1 螺旋槳....................................................................33

2.3.2 電機....................................................................36

2.3.3 電調....................................................................39

2.3.4 電池....................................................................40

2.4 指揮控制系統....................................................................42

2.4.1 遙控器和接收機....................................................................42

2.4.2 自駕儀....................................................................44

2.4.3 地面站....................................................................47

2.4.4 數傳電台.................................................................... 47

本章小結......................................................................... 48

習題2..................................................................49

參考文獻......................................................................... 49

第3 章機架設計......................................................................... 50

3.1 布局設計.................................................................... 51

3.1.1 機架布局....................................................................51

3.1.2 氣動布局....................................................................58

3.2 結構設計.................................................................... 59

3.2.1 機架結構設計原則....................................................................59

3.2.2 減振考慮....................................................................59

3.2.3 減噪考慮....................................................................61

本章小結......................................................................... 62

習題3......................................................................... 63

參考文獻......................................................................... 63

第4 章動力系統建模和估算....................................................................64

4.1 問題描述.................................................................... 65

4.2 動力系統建模....................................................................66

4.2.1 螺旋槳建模....................................................................66

4.2.2 電機建模....................................................................68

4.2.3 電調建模....................................................................69

4.2.4 電池建模....................................................................70

4.3 性能估算.................................................................... 70

4.3.1 求解問題1 .............................................................. 70

4.3.2 求解問題2 .............................................................. 71

4.3.3 求解問題3 .............................................................. 73

4.3.4 求解問題4 .............................................................. 74

4.4 實驗測試.................................................................... 76

4.5 附錄.................................................................... 77

4.5.1 求解螺旋槳拉力係數與轉矩係數的詳細步驟....................................................................77

4.5.2 求解電機等效電壓和電流的詳細步驟....................................................................79

本章小結......................................................................... 82

習題4....................................................................82

參考文獻......................................................................... 83

第二篇建模篇

第5章 坐標系和姿態表示........................................................... 88

5.1 坐標系....................................................................89

5.2 姿態表示.................................................................... 89

5.2.1 歐拉角....................................................................90

5.2.2 旋轉矩陣....................................................................93

5.2.3 四元數....................................................................95

本章小結........................................................................ 105

習題5 ........................................................................... 105

參考文獻........................................................................ 105

第6章 動態模型和參數測量....................................................................107

6.1 多旋翼控制模型....................................................................108

6.1.1 總體描述.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 108

6.1.2 多旋翼飛行控制剛體模型. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . 109

6.1.3 控制效率模型. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .112

6.1.4 動力單元模型. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .114

6.2 多旋翼氣動阻力模型....................................................... 115

6.2.1 槳葉揮舞.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 115

6.2.2 多旋翼氣動阻力模型.................................................... 116

6.3 多旋翼模型參數測量....................................................... 117

6.3.1 重心位置.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 117

6.3.2 重量. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 118

6.3.3 轉動慣量.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 118

6.3.4 動力單元參數測量...................................................... 121

本章小結........................................................................ 125

習題6 ........................................................................... 125

參考文獻........................................................................ 125

第三篇 感知篇

第7章 感測器標定和測量模型..................................................... 12

7.1 三軸加速度計.............................................................. 12

7.1.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 129

7.1.2 標定. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 130

7.1.3 測量模型.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 131

7.2 三軸陀螺儀.. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . 132

7.2.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 132

7.2.2 標定. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 132

7.2.3 測量模型.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 135

7.3 三軸磁力計.. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . 135

7.3.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 135

7.3.2 標定. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 135

7.4 超音波測距儀.............................................................. 138

7.5 氣壓計. . . .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .138

7.6 二維雷射測距儀. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . 139

7.7 全球定位系統.............................................................. 141

7.7.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 141

7.7.2 標定. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 143

7.7.3 測量模型.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 143

7.7.4 補充：經緯度距離和航向計算............................................ 143

7.8 攝像機. . . .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .144

7.8.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 144

7.8.2 測量模型.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 145

7.8.3 標定. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 147

7.8.4 工具箱. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . 149

本章小結........................................................................ 150

習題7 ........................................................................... 150

參考文獻........................................................................ 150

第8章 可觀性和卡爾曼濾波器..................................................... 152

8.1 可觀性. . . .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .153

8.1.1 線性系統.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 153

8.1.2 連續時間非線性系統.................................................... 157

8.2 卡爾曼濾波器.............................................................. 161

8.2.1 目標. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 161

8.2.2 預備知識.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 162

8.2.3 理論推導.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 162

8.2.4 多速率卡爾曼濾波器.................................................... 169

8.3 擴展卡爾曼濾波器. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . 169

8.3.1 基本原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 170

8.3.2 理論推導.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 170

8.3.3 隱式擴展卡爾曼濾波器.................................................. 172

本章小結........................................................................ 173

習題8 ........................................................................... 173

參考文獻........................................................................ 173

第9章 狀態估計....................................................................175

9.1 姿態估計................................................................... 176

9.1.1 測量原理.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 176

9.1.2 線性互補濾波器........................................................ 179

9.1.3 非線性互補濾波器...................................................... 182

9.1.4 卡爾曼濾波器. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .183

9.2 位置估計................................................................... 184

9.2.1 基於GPS 的位置估計. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . 184

9.2.2 基於SLAM 的位置估計. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 185

9.3 速度估計................................................................... 189

9.3.1 基於光流的速度估計方法. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . 189

9.3.2 基於氣動阻力模型的速度估計方法. . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . 192

9.4 障礙估計................................................................... 194

9.4.1 延伸焦點計算. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .194

9.4.2 碰撞時間計算. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .195

本章小結........................................................................ 197

習題9 ........................................................................... 197

參考文獻........................................................................ 198

第四篇 控制篇

第10 章穩定性和可控性........................................................... 202

10.1 穩定性定義.. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . 203

10.2 穩定性判據.. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . 205

10.2.1 多旋翼的穩定性....................................................... 205

10.2.2 穩定性的一些結果..................................................... 205

10.3 可控性基本概念. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . 210

10.3.1 經典可控性. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. . 210

10.3.2 正可控性.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 210

10.4 多旋翼的可控性. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . 212

10.4.1 多旋翼模型建立....................................................... 212

10.4.2 經典可控性. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. . 213

10.4.3 正可控性分析. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .214

10.4.4 多旋翼系統可控性..................................................... 216

10.4.5 進一步說明. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. . 220

10.5 附錄：引理10.1 的證明. .. .. . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . 220

本章小結........................................................................ 221

習題10 .......................................................................... 222

參考文獻........................................................................ 223

第11章 底層飛行控制. . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . 225

11.1 多旋翼底層飛行控制框架................................................. 226

11.2 簡化的線性模型. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . 227

11.3 位置控制. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 229

11.3.1 基本概念.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 229

11.3.2 歐拉角作為輸出....................................................... 230

11.3.3 旋轉矩陣作為輸出..................................................... 234

11.4 姿態控制. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 237

11.4.1 基本概念.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 237

11.4.2 基於歐拉角的姿態控制. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 237

11.4.3 基於旋轉矩陣的姿態控制. . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . 238

11.4.4 魯棒姿態控制. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .239

11.5 控制分配. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 245

11.5.1 基本概念.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 245

11.5.2 控制分配在自駕儀中的實現.. .. .. .. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 245

11.6 電機控制. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 247

11.6.1 閉環控制.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 247

11.6.2 開環控制.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 247

11.7 綜合仿真. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 248

11.7.1 控制目標和系統參數設定. . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . 248

11.7.2 基於歐拉角的姿態控制結合基於歐拉角的位置控制. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . 248

11.7.3 基於旋轉矩陣的姿態控制結合基於旋轉矩陣的位置控制.. .. .. .. . . . . . . . . . .. . 251

11.7.4 魯棒姿態控制. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .253

本章小結........................................................................ 253

習題11 .......................................................................... 254

參考文獻........................................................................ 255

第12章 基於半自主自駕儀的位置控制. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . 257

12.1 問題描述. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 258

12.1.1 帶有半自主自駕儀的多旋翼控制結構. . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. . 258

12.1.2 三通道模型. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. . 259

12.1.3 位置控制的目標....................................................... 260

12.2 系統辨識. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 260

12.2.1 系統辨識步驟和工具................................................... 260

12.2.2 系統辨識中用到的模型. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 262

12.3 位置控制器的設計. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . .265

12.3.1 PID控制器. . . . . . .. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . 265

12.3.2 基於加性輸出分解的動態逆控制器.. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 265

12.4 仿真. . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 266

12.4.1 系統辨識.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 268

12.4.2 控制. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 271

12.4.3 跟蹤性能對比. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .272

本章小結........................................................................ 274

習題12 .......................................................................... 275

參考文獻........................................................................ 275

第五篇 決策篇

第13章 任務決策.. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . 280

13.1 全自主控制.. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . 281

13.1.1 總體介紹.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 281

13.1.2 任務規劃.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 282

13.1.3 路徑規劃.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 284

13.2 半自主控制.. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . 293

13.2.1 半自主控制的三種模式. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 294

13.2.2 遙控. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 295

13.2.3 自動控制.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 296

13.2.4 遙控和自動控制間的切換邏輯. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. . 298

本章小結........................................................................ 299

習題13 .......................................................................... 300

參考文獻........................................................................ 300

第14章 健康評估和失效保護. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. . 302

14.1 決策的目的和意義. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . .303

14.2 安全問題. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 303

14.2.1 通信故障.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 304

14.2.2 感測器失效. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. . 304

14.2.3 動力系統異常. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .305

14.3 健康評估. . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 306

14.3.1 飛行前健康檢查....................................................... 306

14.3.2 飛行中健康監測....................................................... 306

14.4 失效保護建議............................................................. 309

14.4.1 通信失效保護. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . .310

14.4.2 感測器失效保護....................................................... 310

14.4.3 動力系統失效保護..................................................... 310

14.5 半自主自駕儀安全邏輯設計. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. . 311

14.5.1 需求描述.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 311

14.5.2 多旋翼狀態和飛行模式定義.. .. .. .. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 312

14.5.3 事件定義.. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 312

14.5.4 自駕儀邏輯設計....................................................... 314

本章小結........................................................................ 318

習題14 .......................................................................... 322

參考文獻........................................................................ 323

第15章 展望....................................................................... 327

15.1 相關技術發展............................................................. 328

15.1.1 動力技術....................................................................328

15.1.2 導航技術....................................................................329

15.1.3 互動技術....................................................................331

15.1.4 通信技術....................................................................331

15.1.5 晶片技術....................................................................331

15.1.6 軟體平台技術....................................................................332

15.1.7 空中交通管理技術..................................................... 332

15.1.8 小結....................................................................333

15.2 需求和技術創新方向....................................................................333

15.2.1 創新層面....................................................................333

15.2.2 套用創新....................................................................333

15.2.3 性能創新....................................................................335

15.3 分析....................................................................338

15.3.1 風險....................................................................338

15.3.2 建議....................................................................338

15.4 機遇和挑戰....................................................................339

15.4.1 機遇....................................................................339

15.4.2 挑戰....................................................................339

參考文獻........................................................................ 340

附錄A 中英文專業辭彙對照表....................................................................345