本书以四旋翼无人飞行器为例，主控制器采用STM32系列微处理器，从设计方案论证到器件选型等过程，对四旋翼飞行器设计进行了透彻细致的讲解，并介绍了四旋翼飞行器图像采集处理，详细地阐述了图像处理的过程。另外，采用μC/OS-Ⅲ系统重新梳理了代码，使得飞行器控制更加稳定。读者可以根据书中给出的电路和代码自行设计。
本书可作为电子、通信及控制等相关专业学生的参考书，也可作为相关技术人员的技术参考书。
冯新宇（1978-），黑龙江科技大学副教授，长期从事嵌入式系统项目开发和相关教学工作。曾主持或参与嵌入式相关课题与项目开发20余项；近10年来一直作为指导教师参与全国电子设计大赛、飞思卡尔电子设计大赛、黑龙江省电子设计大赛等工作，所指导的学生多次获得各种赛事重大奖励。个人代表性著作有《ADS2009射频电路设计与仿真》《ARM 9嵌入式开发基础与实例进阶》与《四旋翼无人飞行器设计》）。
第1章 简介
1.1 四旋翼飞行器发展历史
1.2 四旋翼飞行器的研究现状
1.3 四旋翼飞行器的主要应用
第2章 四旋翼飞行器的控制原理
2.1 四旋翼飞行器的结构
2.2 四旋翼飞行器的运动控制方法
2.3 四旋翼飞行器各部分的工作原理
2.3.1 飞行姿态与升力关系
2.3.2 飞行姿态的测量
2.3.3 加速度传感器工作原理及角度测量
2.3.4 陀螺仪传感器工作原理及角度测量
2.3.5 磁力计传感器工作原理及测量方法
2.4 姿态解算方法
2.4.1 互补滤波算法
2.4.2 卡尔曼滤波算法
2.4.3 DMP姿态数据获取
2.5 PID控制算法
2.5.1 PID概述
2.5.2 四旋翼飞行器PID控制器设计
第3章 硬件设计
3.1 协议预备知识
3.1.1 SPI总线
3.1.2 IIC总线
3.1.3 USART总线
3.2 总体设计
3.2.1 遥控器电路基本框架
3.2.2 飞行器主控电路基本框架
3.3 飞行器主控电路最小系统设计
3.3.1 基本原理
3.3.2 硬件电路设计
3.4 姿态传感器模块
3.4.1 基本原理
3.4.2 硬件电路设计
3.5 无线通信模块
3.5.1 基本原理
3.5.2 硬件电路设计
3.6 定高模块
3.6.1 超声波定高模块
3.6.2 气压计定高模块
3.7 电机及驱动模块
3.7.1 基本原理
3.7.2 硬件电路设计
3.8 遥控器模块设计
3.8.1 基本原理
3.8.2 硬件电路设计
3.9 电源模块选择
3.10 四旋翼飞行器的组装
3.10.1 电机、浆、电池、机型的相互关系
3.10.2 机架的组装
第4章 软件设计
4.1 软件预备知识
4.1.1 刚体的空间角位置描述
4.1.2 用欧拉角描述定点转动刚体的角位置
4.1.3 四元数
4.1.4 控制与滤波算法
4.2 μC/OS-Ⅲ系统
4.2.1 采用μC/OS-Ⅲ操作系统的必要性
4.2.2 μC/OS-Ⅲ文件结构
4.2.3 典型μC/OS-Ⅲ应用示例
4.3 主控程序初始化设置及说明
4.3.1 SPI的I/O口初始化实现
4.3.2 IIC的I/O口初始化实现
4.3.3 定时器初始化实现
4.3.4 电子调速器初始化实现
4.4 姿态传感器软件设计
4.4.1 软件设计基本思路
4.4.2 DMP
4.4.3 代码实现及解析
4.5 气压计软件设计
4.5.1 软件设计基本思路
4.5.2 代码实现及解析
4.5.3 自主高度控制的实现
4.6 遥控器软件设计
4.6.1 软件设计基本思路
4.6.2 无线模块代码实现及解析
4.6.3 摇杆代码实现及解析
4.7 摄像头软件设计
4.7.1 软件设计基本思路
4.7.2 摄像头的数据读取
4.8 上位机设计
4.8.1 帧头检测模块
4.8.23 D模型路径模块
4.8.33 D模型属性设置模块
4.8.4 陀螺仪3D数据显示模块
第5章 四旋翼飞行器图像采集处理专题
5.1 总体概述
5.2 图像算法
5.2.1 自适应中值滤波算法
5.2.2 Sobel边缘提取算法
5.2.3 OTSU二值化算法
5.2.4 并行Zhang图像细化算法
5.2.5 概率累加霍夫变换算法
5.3 实验结果及分析
附录A 调试、问题解析及改进方向随想
附录B STM32F4最小系统电路图
附录C 遥控器电路
附录D 飞控板连接电路
参考文献
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