《机器人设计与制作系列 无人机系统设计 工业级实践指南》（印）尼拉吉·库马尔·辛格，波塞尔万·穆图克里希南，萨蒂亚纳拉亚娜·桑皮尼作；卢涛译|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《机器人设计与制作系列 无人机系统设计 工业级实践指南》

【作　者】（印）尼拉吉·库马尔·辛格，波塞尔万·穆图克里希南，萨蒂亚纳拉亚娜·桑皮尼作；卢涛译

【丛书名】机器人设计与制作系列

【页 数】 172

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2022.01

【ISBN号】978-7-111-69616-2

【价 格】79.00

【分 类】无人机驾驶飞机-系统设计-指南

【参考文献】 （印）尼拉吉·库马尔·辛格，波塞尔万·穆图克里希南，萨蒂亚纳拉亚娜·桑皮尼作；卢涛译. 机器人设计与制作系列 无人机系统设计 工业级实践指南. 北京：机械工业出版社, 2022.01.

图书封面：

图书目录：

《机器人设计与制作系列 无人机系统设计 工业级实践指南》内容提要：

本书全面介绍工业级无人机系统设计，内容涵盖无人机系统设计的过程和方法，以及机械和软硬件等关键技术。全书共7章：第1章介绍无人机的基本概念和组成部分；第2章介绍无人机系统设计流程，包括系统设计、机械设计和软硬件设计；第3章介绍如何选择无人机的主要配件；第4章介绍无人机的硬件开发，包括PCB库开发以及电路图和布局设计；第5章介绍系统组装、定型和验证；第6章介绍无人机的软件开发；第7章介绍无人机产品认证，包括管理认证、环境认证、服务和支持、产品生态、设备成本和无人机规则。本书适合无人机相关专业的学生和研究人员以及无人机爱好者阅读。

《机器人设计与制作系列 无人机系统设计 工业级实践指南》内容试读

第1章

导

论

系统设计是研究创建系统/产品的一门学科，涵盖从最初的需求到最终在现场

进行部署的一系列阶段。这一主题的内容非常广泛，包含多个跨职能领域，如市场研究、规划、产品定义、硬件设计、软件设计、工业设计、验证、认证等。要在一本书中详细介绍所有这些内容非常困难。这可能就是很少有参考资料详细介绍系统设计的原因。本书试图简要介绍系统设计学科。

众所周知，现实世界中可能有各种各样的系统。本书的重点是典型的机电系统设计，特别是电气硬件系统设计。接下来将以复杂的无人机机电系统为例，全

面介绍系统设计的过程和方法。尽管本书主要侧重于系统设计的电气部分，但仍涵盖了机械和软件等其他关键学科，以全面地介绍系统设计。在本书的最后，你将了解如何开发或选择多个子系统？“制造”或“采购”组件)以获得完备的系统（以无人机系统为例）。重点关注领域是动态变化的，但“制造”组件比“采购”组件更值得强调。硬件始终是大多数系统设计的重要组成部分，因此这就是本书要涵盖这么多细节的原因。

本书的结构如下：第1章简要介绍无人机系统及其关键组件；第2章介绍典型系统设计流程的细节；第3章深入探讨无人机系统的关键要素和选择过程：第4章详细介绍电子硬件开发过程；第5章介绍系统组装、定型和验证；第6章讨论软件开发过程和无人机系统中的实时软件；第7章总结系统在部署之前需要经历

2第1章

的最终认证过程；最后是两个附录，提供了其他基础知识和参考资料。

1.1什么是无人机

无人驾驶飞行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),通常称为无人机(Drone),

是指没有人员驾驶的飞行器。UAV是无人机系统中的一个组成部分，整个系统包

括UAV、地面控制器和两者之间的通信系统。AV的飞行可以由操作人员远程控

制或由机载计算机自主操作。UAV根据应用可分为不同类别，其应用领域非常广

泛，通常分为三大类：军事、工业（企业）和商业。

1.1.1军事

军事应用中的军用无人机用于防空目标演习、情报收集以及武器平台。

1.1.2工业

无人机与物联网（Internet of Things,IoT)技术的集成创造了许多工业和企业用例：无人机与地面IoT传感器网络的对接可以帮助农业公司监控土地和农作物，帮助能源公司测量电力线和运营设备，以及帮助保险公司监视索赔和投保的财产。

1.1.3商业

商业领域是一个不断发展的领域，市场上最大型、最坚固、最快速、功能最强的无人机主要面向专业群体。它们是电影产业投入使用的机器类型，商业机构使用它们来检查基础设施。一些令人印象深刻的自动驾驶无人机可以调查单个农民的田地。商用无人机是较小型的消费产品，仅占整个无人机市场的一小部分。图1-1显示了商用无人机的外形。

第1章

4

1.SoC

SoC是当今系统（尤其是无人机系统）芯片上的微型计算机。它是半导体设备和集成电路，通常将数字、模拟、混合信号和射频设备集成在单个芯片上。SoC最常用于移动计算和嵌入式系统。

通常，SoC有三种类型：围绕微控制器构建的SoC、围绕微处理器构建的

SoC和针对特定应用而设计的专用SoC。

SoC通常比多芯片系统消耗的功率更少，并且成本更低。

注意Intel Core、Atom和Quark处理器都是单个封装上的SoC。

图1-3显示了将数字、模拟和混合信号设备集成在单个芯片上的典型SoC。位于SoC中心的器件是硅，一些电容器分布在SoC的顶面。SoC的底面显示有引脚

(在球栅阵列中称为球形触点)，这些引脚焊接到PCB,通过PCB走线建立与子系

统的连接。你将在后面的部分中看到更多详细信息。

intel

图1-3SoC的顶面和底面外观

2.子系统

子系统或电气子系统是满足系统预期用途所需的技术。广义上讲，子系统属于以下任何一种计算机体系结构部分等。

导论5

1）输入设备：触摸面板、键盘、鼠标、麦克风、摄像头、传感器和遥控器等。

2)输出设备：显示器、扬声器、电机、风扇和LED等。

3)存储设备：内存、闪存、硬盘驱动器、光盘驱动器、安全数字驱动器和固态驱动器等。

4)通信设备：有线LAN(局域网)、无线LAN、移动网络（3G、4G和LTE)、

GPS(全球定位系统)和USB接口等。

上面列出的所有子系统都可能是特定无人机设计的一部分。应该根据应用目标选择正确的子系统作为无人机系统设计的一部分。

例如，如果无人机的预期应用是监视，则它应该配备高分辨率摄像头，并且系统中使用的SoC应该能够接收和处理来自该摄像头的高速数据。PCBA的设计

应使SoC和摄像头模块之间实现高速数据连接，然后能够通过无线通信模块传输实时或记录的数据。

除了SoC以外，摄像头模块、无线模块(Wi-Fi/3G/4G模块)、内存、内置存储器、传感器和飞行控制器都是监视用无人机的基本子系统。图1-4是无人机内部的透视图，突出显示了一些可见的高级子系统。

一道具

电子速度控制器

传感器/陀螺仪

接收器

主控制器

发射机

电机

图1-4无人机的组成部分

···试读结束···