本书是无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）爱好者值得拥有的一本科普书籍，书中通过风趣的语言、直观的图片、真实的视频，从不同角度为读者展示了无人机的相关知识。从科普角度，利用300多张无人机精美图片及文字描述，真实地展现了全球无人机技术发展成果，以及无人机从设计、制造、测试到使用过程的知识；从专业角度，通过大量构造原理图片及文字解析，详细介绍了无人机的组成、技术特点、使用技巧等。
本书可以满足青少年读者、大中专学生自学UAV的需求，无人机爱好者了解最新UAV知识的需求，以及无人机从业入门者快速了解UAV专业知识的需求。
一、致读者
2024年是中国的低空经济元年，以无人机为代表的低空飞行器相关技术日趋成熟，无人机行业应用场景也日趋丰富多彩。无人机作为当下及未来一段时间一个新兴发展领域，为每个人提供了生活、学习与职业发展的新机遇，值得青少年朋友积极关注、探索并储备相关知识。
针对中小学生，本书收集了全球最新的上百款无人机，从固定翼无人机、多旋翼无人机、仿生无人机、生物无人机到电动垂直起降飞行器（eVTOL），从军用无人机、农用无人机到表演无人机、测绘无人机、摄影无人机、自主智能无人机等，应有尽有，并配有对应彩色图片，可以大幅拓宽小朋友认识无人机的视野。把无人机的摄像机比作眼睛、动力系统比作心脏、机架比作骨架、机载计算机比作大脑、基础设施比作保姆……生动又形象，可以激发小朋友更加关注无人机的相关知识，从小种下爱科学、爱无人机的美好梦想种子。
对于大学生及无人机从业入门者而言，本书是一套系统了解无人机使用生态的好助手。书中详细介绍了多旋翼无人机、固定翼无人机组件构成，可以帮助读者轻易了解飞控电路、电调、电机、舵机、螺旋桨、电池、发动机、图传、数传、激光雷达、毫米波雷达、陀螺仪、高度计、遥控器、地面站等专业部件的功能；可以了解黑飞、炸机、穿越机等行业术语和相关操作知识；可以了解五花八门的反无人机技术、来去无影的导航通信技术、神通广大的无人机应用技术；也可以了解无人机设计、制造、测试过程的专业技术。
二、阅读建议
中小学生朋友，以欣赏彩图及配套的注释、说明为主，兼顾对专业知识的了解，体会无人机将会用到的物理、化学、数学、英语等知识的作用即可，也可以思考今后若要在无人机专业方向继续深造应该选择哪所高校、读什么专业。对于想自己动手组装无人机、参加航模比赛的学生，则需要根据书内相关知识提示，掌握无人机组装的基本知识，然后参加学校航模活动小组，进一步接受航模知识指导，积极参加各类航模竞赛活动。
大学生朋友则应系统、仔细学习书内每一部分知识，除了系统了解无人机技术发展情况，也可以在具体细分专业领域进行深入研究，如飞控算法研究、仿真研究、无人机设计等。本书为专项研究起了知识导入作用，每部分深入研究需要系统学习相关知识，如研究飞控算法，前提需要掌握C、C++编程能力，以及开源飞控代码、无人机测试环境等相关知识。
其他爱好者通过阅读本书也可以了解无人机产业的组成、市场的需求、国内外发展趋势、创新研究方向等。
另外，通过阅读本书，读者除了可以掌握无人机知识，享受美图和视频以外，还可以获得创新意识的启迪。
三、书配套支持
本书建立了无人机爱好者QQ群：736259284，若需要获取更多知识、探讨相关内容、提供相关建议、联系专业合作，可以入群讨论。
四、致谢
本书采用了深圳市大疆创新科技有限公司、广东喜讯智能科技有限公司、南京伟泽创力电子科技有限公司、中科星图股份有限公司、中维空间科技（深圳）有限公司、一飞智控（天津）科技有限公司、四川省科拓梦无人机科技有限公司、湖南皓宙智能科技有限责任公司、白鲸航线（北京）科技有限公司、湖南植保无人机技术有限公司、湖南山河华宇航空科技有限公司、航天时代飞鹏有限公司、四川腾盾科创股份有限公司、中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所、广州南方测绘科技股份有限公司、四川傲势科技有限公司、中国航天科技集团十一院、上海交通大学、上海优伟斯智能系统有限公司、西安驰达飞机零部件制造股份有限公司、西藏创博通航科技有限公司、浙江启扬智能科技有限公司、航空工业通飞华北公司、北京威凯通航空技术有限公司、四川鸿鹏航空航天装备智能制造有限公司、安徽航瑞航空动力装备有限公司、江苏云征智能动力科技有限公司、灵翼飞航（天津）科技有限公司、沈阳智翔通飞通用航空技术有限公司、浙江比翼智慧科技有限公司、东莞市科翔试验设备有限公司、深圳市蓝炬致远科技有限公司、北京飞旋天行科技有限公司、中山汉鲲智能科技有限公司、浙江大学控制科学与工程学院、东莞市千幻魔镜实业有限公司、成都亿佰特电子科技有限公司、大连航佳机器人科技有限公司、成都星际远航通信技术有限公司、北京臻迪机器人有限公司、深圳森木光学科技有限公司、中国航天科工三院海鹰航空通用装备有限责任公司、杭州高谱成像技术有限公司、深圳市佳度科技有限公司、深圳市飞睿智能有限公司、深圳市华谊环保科技有限公司、苏州天镜韵湖智能科技有限公司、上海禾赛科技有限公司、深圳国微感知技术有限公司、哈尔滨工业大学重庆研究院、深圳市华御创新技术有限公司、西安知语云智能科技有限公司、中国兵器装备集团有限公司、北京汉华高科技术有限公司、中国四维测绘技术有限公司、广州雷迅创新科技股份有限公司、上海忆伯科技股份有限公司、安徽斯帕斯科技有限公司、杭州彩谱科技有限公司、莱森光学（深圳）有限公司、天津市天科数创科技股份有限公司、德国费斯托（Festo）公司、深圳高科新农技术有限公司、美团、中科翼通（宁波）科技有限公司、西湖大学工学院等生产或研发的无人机及配件公开图片，特此鸣谢。
另外，本书还得到广东喜讯智能科技有限公司、莱森光学（深圳）有限公司、南京伟泽创力电子科技有限公司、天津零一智能科技有限责任公司、大连理工大学智能机器人实验室、一飞智控（天津）科技有限公司、西湖大学工学院赵世钰实验室视频支持，在此单独致谢。
本书的策划、编写过程得到了天津市交通运输委员会刘彤斌副主任的大力支持，特此致谢！向机械工业出版社汽车分社李军老师等的大力支持致谢！
编 者
122245781@qq.com
刘瑜，软件工程硕士，高级工程师，高级信息项目管理师，企业兼职硕导，交通运输部天津市信息化评审专家，承担千万级别以上信息化项目3个，承担课题7个，发表论文10余篇，承担地方标准1项，参会行业标准编写2项，出版专著10余种。
前 言
第1章
从天上到水下：
五花八门的无人机
1.1 无人机的世界，让我们分分类 001
按用途分：军用无人机、民用无人机 001
按大小分：微型、轻型、小型、中型、大型 002
按机翼分：旋翼、固定翼、复合翼（混合翼）、扑翼、
伞翼、变翼 004
按竞赛分：穿越机、航模 006
1.2 灵活的旋翼无人机 008
单旋翼无人机：无人直升机 008
多旋翼无人机：多功能无人机 009
1.3 为远飞准备的固定翼无人机 010
军用固定翼无人机 010
国内知名军用固定翼无人机 011
民用固定翼无人机 013
1.4 精彩的变形翼无人机 014
复合翼无人机：固定翼与多旋翼的结合 014
扑翼无人机：模仿鸟和昆虫飞行 015
倾转旋翼无人机：直升机和固定翼飞机的结合 017
两栖无人机：上天入水两不误 018
无人机空中航母：无人机空中集中投放利器 019
eVTOL：空中汽车的梦想 020
生物无人机：半生物半机械的飞行体 022
摆线桨飞行器：魔幻般的风火轮 023
第2章
解剖无人机：
核心部件大揭秘
2.1 旋翼无人机组成 024
2.2 固定翼无人机组成 026
2.3 坚固的骨架：机架 027
多旋翼机架 027
固定翼机架 028
2.4 强劲的心脏：动力系统 029
动力系统由哪些组成 029
安静小巧：电力电池 029
动力新贵：氢燃料电池和氢内燃机 030
动力强劲：燃油发动机 032
展翅高飞：太阳能板 039
飞快飞慢：电机和电调 041
用力飞翔：螺旋桨 042
安全贴心：电池管理系统 043
2.5 聪明的大脑：飞控系统 044
飞控系统由哪些组成 044
大脑的核心：机载计算机 048
感知世界：传感器 050
轻巧活动：伺服作动设备（舵机） 053
紧凑大脑：飞塔 054
第3章
沟通桥梁：
数据传输系统
3.1 无线电波：空中沟通利器 056
3.2 控制链路：让无人机听话 057
信号接收器：遥控器的好搭档 057
遥控器：个人玩家的指挥棒 057
专业级地面站：专业的指挥棒 058
开源仿真地面站：发烧友的大玩具 059
3.3 图传链路：看得精彩 060
图传模块：实时传输图像利器 060
VR眼镜：跟着无人机看天下 061
3.4 数传链路：实时超视距通信 062
3.5 卫星通信：飞得远飞得准 063
3.6 蜂群链路：无人机之间通信 064
第4章
如何让无人机能干：
功能强大的挂载
4.1 挂载机构：连接挂载设备的纽带 065
机械连接：万能连接方式 065
固定连接：指定连接方式 067
4.2 摄像机：无人机的眼睛 068
神奇的光谱：从可见光至不可见光 068
机载摄像机：俯瞰精彩世界 069
4.3 雷达：看得远看得清利器 070
毫米波雷达：全天候反隐身能手 070
微波雷达：极端环境下观察能手 071
超声波传感器：近距离移动目标观察能手 071
激光雷达：空中观察多面手 072
4.4 空中避障：哪家强 073
第5章
如何让无人机飞得漂亮：
精准飞行
5.1 起飞种类：各显神通 074
自主起飞：经典放飞 074
助力起飞：灵活多变 075
空投起飞：天女散花 078
5.2 飞控算法：触碰高手 079
飞控算法入门：编程是基础 079
飞控算法入门：选择合适学习工具 080
5.3 飞出漂亮的图案：天空表演 081
5.4 自主飞行：真正的智能无人机 085
第6章
为什么会炸机：
无人机坠毁之痛
6.1 恶劣环境原因 086
大风暴雨：让我的翅膀招架不住 086
极端温度：让我的身体僵硬 087
高楼林立：让我失联 087
6.2 人为操作原因 088
起飞前：准备工作粗枝大叶 088
飞行时：飞行操控误判 088
突发事件时：应急手忙脚乱 089
飞控新手：易犯错误 089
6.3 设备故障原因 090
6.4 炸机应对方法 091
第7章
矫健的身形：
学做无人机测试专家
7.1 想知道无人机飞行性能：飞行参数采集测试 092
正常环境测试：考验最大值性能 092
高原环境测试：考验极限值性能 093
7.2 想知道无人机质量好不好：稳定性、可靠性测试 094
空气动力学测试：设计最佳气动外观 094
结构强度测试：考验骨架是否持久耐用 096
动力系统测试：考验心脏是否可靠 097
7.3 想知道实际飞行情况：环境适应性测试 099
真实环境下测试：让暴风雨来吧 099
仿真环境下测试：暴风雨听我的 100
仿真环境下测试：从极冷到酷热 101
7.4 想成为产品，大范围销售：无人机认证测试 102
第8章
反无人机：
打击无人机之盾
8.1 单兵反无人机：小米加步枪 104
8.2 激光反无人机：鸟枪换大炮 105
8.3 微波反无人机：横扫一大片 107
8.4 无人机拦截无人机：针尖对麦芒 108
8.5 导弹硬杀伤：昂贵的打击 111
8.6 高射炮：构建近身杀伤弹幕 113
8.7 信号劫持无人机：斗智斗勇 114
第9章
无人机的保姆：
基础设施保障
9.1 定位及导航卫星：支撑飞得远 115
9.2 低空通信网：支撑大规模密集飞行 116
9.3 低空管控平台：实时监管 117
未经许可飞行：黑飞管控 117
可视统一监管：保护合法飞行 118
9.4 通用航空机场：安心起降 119
9.5 一体机库：野战行军床 120
9.6 维修基地：看病医院 121
第10章
无人机使用大放异彩：广泛的使用场景
10.1 自杀式无人机：战场上的死神 122
10.2 无人机群表演：美轮美奂 126
10.3 超聪明的巡桥：360度无死角 127
10.4 高效率公路巡视：空中巡路者 130
10.5 电力空中作业：快速又安全 131
10.6 农业作业：除虫洒水得心应手 134
10.7 系留作业：固定作业好帮手 137
10.8 航拍摄影：走入千家万户 140
10.9 航空测绘：即飞即测 141
10.10 外卖派送：空投美食 143
10.11 地空协同无信号巡检：智能自主代表 144
10.12 温室气体监测：空中气体实验室 147
10.13 应急抢险：空中突击队 149
10.14 多机协同：精准作业 151
10.15 仿生飞行：妙不可言 152
结束语 154
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