无人机编程实战：基于ArduPilot和Pixhawk

本书包括三个部分，首先介绍自动驾驶仪和库的特性。然后着重介绍对ArduPilot库的重要部分的理解，其中描述了代码的每个主要组成部分。第三部分是高级特性部分，目的是将获得的知识扩展到实时应用程序。每个部分都详细描述了代码及其组件、应用程序和交互。<br>

译者序<br/>前言<br/>致谢<br/>第一部分　引言<br/>第1章　硬件和软件说明 2<br/>1.1　自动驾驶仪 2<br/>1.2　自动驾驶仪的种类：SDK与GUI 3<br/>1.3　SDK的种类 4<br/>1.4　Pixhawk自动驾驶仪（硬件） 5<br/>1.5　克隆版本与原始版本 8<br/>1.6　商业自动驾驶仪与你自己的设计 8<br/>1.7　ArduPilot库（软件） 9<br/>1.8　兼容性和类似项目 9<br/>1.9　硬件和软件之间的困惑 10<br/>1.10　本章小结 10<br/>第2章　ArduPilot工作环境 11<br/>2.1　ArduPilot库的相关文件类型 11<br/>2.2　特定数据类型 11<br/>2.3　所用程序的描述和流程 12<br/>2.3.1　编码和编译 13<br/>2.3.2　连接和加载接口 13<br/>2.3.3　物理执行 13<br/>2.3.4　显示 13<br/>2.3.5　反馈 14<br/>2.4　上传自定义代码到自动驾驶仪 14<br/>2.5　使用Eclipse创建新项目 16<br/>2.6　错误校验 21<br/>2.7　ArduPilot库中直接使用Arduino是否可行 26<br/>2.8　本章小结 27<br/>第3章　概念和定义 28<br/>3.1　辅助组件 28<br/>3.1.1　无刷电机 28<br/>3.1.2　ESC 29<br/>3.1.3　螺旋桨 30<br/>3.1.4　框架 30<br/>3.1.5　特殊连接器 31<br/>3.1.6　遥测模块（无线串行通信） 32<br/>3.1.7　锂电池 33<br/>3.1.8　电池测试仪或电池监测器 33<br/>3.1.9　GPS模块 34<br/>3.1.10　分配器 34<br/>3.1.11　电源模块 35<br/>3.1.12　硅线 36<br/>3.1.13　热电偶 36<br/>3.1.14　紧扣件 36<br/>3.1.15　被动防振模块 36<br/>3.1.16　遥控器 37<br/>3.1.17　嵌入式车载电脑 37<br/>3.1.18　特殊Pixhawk组件 38<br/>3.2　计算效率与数学等式 38<br/>3.3　使用变量、函数、模块和对象 39<br/>3.3.1　变量 39<br/>3.3.2　结构体 39<br/>3.3.3　函数 40<br/>3.3.4　模块 40<br/>3.4　getter和setter的概念 42<br/>3.5　方向和位置的概念 42<br/>3.6　安装和编码之间的区别 44<br/>3.7　ArduPilot代码的常用部分 44<br/>3.8　ArduPilot代码编程的常用模型 45<br/>3.9　本章小结 46<br/>参考资料和建议网站 47<br/>第二部分　顺序操作模式<br/>第4章　基本输入和输出操作 51<br/>4.1　头文件 52<br/>4.2　设置 54<br/>4.2.1　写入终端 54<br/>4.2.2　读取终端 56<br/>4.2.3　读取无线电信号 57<br/>4.3　辅助通道与状态机简介 62<br/>4.3.1　内部传感器读取位置和方向 64<br/>4.3.2　外部位置传感器读数（GPS） 68<br/>4.3.3　读取模拟传感器 72<br/>4.3.4　信号滤波 73<br/>4.3.5　读写数字 75<br/>4.3.6　电池读数 77<br/>4.3.7　通过主LED使用视觉警报 78<br/>4.4　本章小结 79<br/>第5章　高级操作 80<br/>5.1　有线和无线串行通信 80<br/>5.2　通信程序 83<br/>5.2.1　发送数据的过程 84<br/>5.2.2　数据验证过程 87<br/>5.2.3　基本“校验和”方法的描述 87<br/>5.2.4　XOR“校验和”方法的描述 87<br/>5.3　轮询 89<br/>5.4　通过串行通信和开发板从外部设备读取信息 97<br/>5.5　写入无刷电机（BLDC电机） 99<br/>5.5.1　代码优化 106<br/>5.5.2　写入电机的简化函数 106<br/>5.6　写入标准直流电机（有刷） 110<br/>5.7　使用步进电机 117<br/>5.8　使用伺服电机执行辅助任务 118<br/>5.9　ArduPilot兼容电机总结 121<br/>5.10　数据的使用与存储 121<br/>5.11　使用Mission Planner GUI绘制SD数据 126<br/>5.12　时间管理 133<br/>5.13　本章小结 135<br/>第6章　控制具有平稳飞行模式的四轴飞行器 136<br/>6.1　多轴飞行器的基本建模 140<br/>6.2　第二个例子：双轴飞行器（同轴电机分析） 149<br/>6.3　速度运动学关系 155<br/>6.3.1　动态平移方程 157<br/>6.3.2　动态旋转方程 158<br/>6.4　飞行模式 161<br/>6.5　解耦的任务 163<br/>6.6　控制方法 165<br/>6.7　闭环与开环 165<br/>6.8　饱和PD控制（飞行的软模式基本控制） 166<br/>6.9　无人机飞行的实施 175<br/>6.10　本章小结 180<br/>参考资料 180<br/>第三部分　实 时 模 式<br/>第7章　实时工作环境 184<br/>7.1　链接器 184<br/>7.2　调度程序说明 184<br/>7.3　实时模式/调度程序模式下的ArduPilot常用部件 185<br/>7.4　测量任务执行时间 186<br/>7.5　本章小结 190<br/>第8章　应用程序代码 191<br/>8.1　radio.pde模块 194<br/>8.2　control.pde模块 194<br/>8.3　data.pde模块 197<br/>8.4　pose.pde模块 200<br/>8.5　本章小结 201<br/>参考资料 202<br/>附录1　与其他SDK命令的比较 203<br/>附录2　设置扩展代码 205<br/>附录3　扩展头文件 206<br/>附录4　完整功能代码 210<br/>附录5　有用的关键字 215<br/>附录6　安装ArduPilot库 216<br/>附录7　推力矢量 234<br/>附录8　全向性 236<br/>附录9　扩展功率的方法 239<br/>附录10　四轴飞行器设计总结 241<br/>附录11　使用头文件 245