第1章 引言 1.1 系統(tǒng)架構(gòu) 1.2 設(shè)計(jì)模型 1.3 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第2章 坐標(biāo)系 2.1 旋轉(zhuǎn)矩陣 2.2 MAV坐標(biāo)系 2.2.1 慣性坐標(biāo)系Fi 2.2.2 飛機(jī)坐標(biāo)系Fv 2.2.3 飛機(jī)-1坐標(biāo)系Fv1 2.2.4 飛機(jī)-2坐標(biāo)系Fv2 2.2.5 機(jī)體坐標(biāo)系Fb 2.2.6 穩(wěn)定坐標(biāo)系Fs 2.2.7 風(fēng)軸坐標(biāo)系Fw 2.3 空速、風(fēng)速和地速 2.4 風(fēng)速三角 2.5 矢量的微分 2.6 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 2.7 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第3章 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué) 3.1 狀態(tài)變量 3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué) 3.3 剛體動(dòng)力學(xué) 3.3.1 平移運(yùn)動(dòng) 3.3.2 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 3.4 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 3.5 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第4章 力與力矩 4.1 重力 4.2 空氣動(dòng)力與力矩 4.2.1 控制面 4.2.2 縱軸空氣動(dòng)力學(xué) 4.2.3 橫向空氣動(dòng)力學(xué) 4.2.4 空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù) 4.3 推進(jìn)力與力矩 4.3.1 推進(jìn)器推力 4.3.2 推進(jìn)器扭矩 4.4 空氣干擾 4.5 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 4.6 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第5章 線性設(shè)計(jì)模型 5.1 非線性運(yùn)動(dòng)方程的總結(jié) 5.2 協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎 5.3 平衡條件 5.4 傳遞函數(shù)模型 5.4.1 橫向傳遞函數(shù) 5.4.2 縱向傳遞函數(shù) 5.5 線性狀態(tài)空間模型 5.5.1 線性化 5.5.2 橫向狀態(tài)空間方程 5.5.3 縱向狀態(tài)空間方程 5.5.4 降階模式 5.6 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 5.7 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第6章 基于連續(xù)閉環(huán)的自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì) 6.1 連續(xù)閉環(huán) 6.2 飽和約束和性能 6.3 橫向自動(dòng)駕駛儀 6.3.1 滾轉(zhuǎn)姿態(tài)環(huán)設(shè)計(jì) 6.3.2 航跡保持 6.3.3 側(cè)滑保持 6.4 縱向自動(dòng)駕駛儀 6.4.1 俯仰姿態(tài)控制 6.4.2 利用俯仰指令的高度控制 6.4.3 利用俯仰指令的空速控制 6.4.4 利用油門的空速控制 6.4.5 高度控制狀態(tài)機(jī) 6.5 PID環(huán)的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 6.6 本章小結(jié) 6.6.1 橫向自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì)過程總結(jié) 6.6.2 縱向自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì)過程摘要 注釋和參考文獻(xiàn) 6.7 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第7章 MAV的傳感器 7.1 加速度計(jì) 7.2 速率陀螺 7.3 壓強(qiáng)傳感器 7.3.1 高度測(cè)量 7.3.2 空速傳感器 7.4 數(shù)字指南針 7.5 全球定位系統(tǒng) 7.5.1 GPS測(cè)量誤差 7.5.2 GPS定位誤差的瞬時(shí)特性 7.5.3 GPS速率測(cè)量 7.6 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 7.7 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第8章 狀態(tài)估計(jì) 8.1 基準(zhǔn)機(jī)動(dòng)飛行 8.2 低通濾波器 8.3 逆推傳感器模型狀態(tài)估計(jì) 8.3.1 角速率 8.3.2 高度 8.3.3 空速 8.3.4 轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜角度 8.3.5 位置、航線和對(duì)地速率 8.4 動(dòng)態(tài)觀測(cè)器理論 8.5 連續(xù)一離散卡爾曼濾波器推導(dǎo) 8.6 姿態(tài)估計(jì) 8.7 GPS平滑 8.8 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 8.9 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第9章 制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型 9.1 自動(dòng)駕駛儀模型 9.2 受控飛行的運(yùn)動(dòng)模型 9.2.1 協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎 9.2.2 加速爬升 9.3 運(yùn)動(dòng)制導(dǎo)模型 9.4 動(dòng)態(tài)制導(dǎo)模型 9.5 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 9.6 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第10章 直線和軌道跟蹤 10.1 直線路徑跟隨 10.1.1 直線跟隨的縱向制導(dǎo)策略 10.1.2 直線跟隨的側(cè)向制導(dǎo)策略 10.2 軌道跟隨 10.3 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 10.4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第11章 路徑管理器 11.1 位置點(diǎn)間的轉(zhuǎn)換 11.2 Dubins路徑 11.2.1 Dubins路徑定義 11.2.2 路徑長(zhǎng)度計(jì)算 11.2.3 Dubins路徑追蹤算法 11.3 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 11.4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第12章 路徑規(guī)劃 12.1 點(diǎn)到點(diǎn)算法 12.1.1 維諾圖 12.1.2 快速探測(cè)隨機(jī)樹 12.2 覆蓋算法 12.3 本章小結(jié) 注釋與參考文獻(xiàn) 12.4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 第13章 基于視覺的導(dǎo)航 13.1 框架、相機(jī)坐標(biāo)系與投影幾何 13.1.1 相機(jī)模型 13.2 框架指向 13.3 地理定位 13.3.1 使用平地模型確定到目標(biāo)的距離 13.3.2 使用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行地球定位 13.4 圖像平面內(nèi)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)預(yù)估 13.4.1 數(shù)字低通濾波器和差分 13.4.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的視運(yùn)動(dòng) 13.5 碰撞時(shí)間 13.5.1 由目標(biāo)尺寸計(jì)算碰撞時(shí)間 13.5.2 由平面地球模型計(jì)算碰撞時(shí)間 13.6 精確著陸 13.7 本章小結(jié) 注釋和參考文獻(xiàn) 13.8 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 附錄A 術(shù)語和符號(hào) 術(shù)語 符號(hào) 附錄B 四元數(shù) B.1 四元數(shù)的旋轉(zhuǎn) B.2 飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程 B.2.1 用單位四元數(shù)姿態(tài)表征的12狀態(tài)-6自由度動(dòng)力學(xué)模型 B.3 歐拉角和四元數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 附錄C 動(dòng)畫仿真 C.1 利用Matlah進(jìn)行圖形處理 C.2 動(dòng)畫舉例：倒立擺 C.3 動(dòng)畫舉例：線繪航天器 C.4 動(dòng)畫舉例：使用頂點(diǎn)和面的航天器 附錄D 基于S-函數(shù)的Simulink建模 D.1 舉例：二階微分方程 D.1.1 1級(jí)m文件S一函數(shù) D.1.2 C文件S一函數(shù) 附錄E 機(jī)身參數(shù) E.1 Zagi飛翼 E.2 無人機(jī) 附錄F 在Simulink中修正和線性化 F.1 使用Simulink中的trim命令 F.2 trim的數(shù)值計(jì)算 F.2.1 修正算法 F.2.2 梯度下降法的數(shù)值實(shí)現(xiàn) F.3 利用Simulink的linmond命令生成狀態(tài)空間模型 F.4 狀態(tài)空間模型的數(shù)值計(jì)算 附錄G 概率論要點(diǎn) 附錄H 傳感器參數(shù) H.1 速率陀螺 H.2 加速度計(jì) H.3 壓力傳感器 H.4 數(shù)字羅盤／磁力計(jì) H.5 GPS 參考文獻(xiàn)