无人机全栈开发指南：开源应用与实践

本书重点聚焦当前的开源无人机技术框架，以固定翼无人机为例分析无人机系统框架中的一些典型的关键技术，介绍Ardupilot、ExpressLRS、Edged和OpenCV等开源软件的调试、开发和应用的基本方法，以及垂直起降固定翼无人机（VTOL）的基本设计方法和参数设置，旨在为广大读者打开一扇深入了解无人机设计和开发的大门。

第1章 无人机开发基础 1
1.1 初识无人机 1
1.1.1 无人机的概念 1
1.1.2 无人机的分类 3
1.2 飞行的基本原理 5
1.2.1 升力的来源 5
1.2.2 无人机的控制 7
1.2.3 描述无人机的运动 12
1.3 无人机的应用 14
1.3.1 航空测绘 14
1.3.2 电力巡检 15
1.3.3 应急管理 15
1.3.4 农业应用 16
1.3.5 资源勘察 16
1.3.6 教育实验 16
1.4 本章小结 17
1.5 习题 17
第2章 无人机系统 18
2.1 无人机系统的组成 18
2.1.1 飞行平台 18
2.1.2 控制系统 19
2.1.3 能源系统 23
2.1.4 动力系统 25
2.1.5 图传系统 28
2.1.6 遥控链路 29
2.2 设备的选择和组装 31
2.2.1 硬件选择 31
2.2.2 设备组装要点 32
2.3 无人机的飞行 33
2.3.1 无人机的基本操作 33
2.3.2 常见问题和处理 37
2.4 安全第一 38
2.4.1 安全飞行 38
2.4.2 飞行前检查 39
2.5 本章小结 40
2.6 习题 40
第3章 Ardupilot让飞行更简单 41
3.1 Ardupilot是飞行的好帮手 41
3.1.1 初识地面站 41
3.1.2 Ardupilot固件的连接和烧录 45
3.2 设置Ardupilot重要参数 47
3.2.1 全部参数表 47
3.2.2 设备连接 48
3.2.3 传感器校准和遥控器校准 49
3.2.4 通道设置 53
3.2.5 其他设置 60
3.3 让Ardupilot当家做主 63
3.3.1 执行飞行任务 63
3.3.2 自动创建航点 68
3.3.3 自动起飞 72
3.3.4 自动降落 73
3.4 本章小结 76
3.5 习题 77
第4章 编译Ardupilot与SITL 78
4.1 Ardupilot的编译和烧录 78
4.1.1 安装WSL 78
4.1.2 在Linux中编译Ardupilot 80
4.2 仿真飞行 86
4.2.1 使用Mission Planner运行SITL仿真软件 86
4.2.2 编译Ardupilot用于SITL模拟 90
4.3 本章小结 95
4.4 习题 95
第5章 深入剖析Ardupilot 96
5.1 认识Ardupilot代码 96
5.1.1 使用VS Code浏览Ardupilot代码 96
5.1.2 Ardupilot代码结构 97
5.1.3 关键的Ardupilot库 100
5.1.4 代码启动流程 102
5.1.5 传感器 109
5.1.6 运行库样例 111
5.2 开发实践 114
5.2.1 发送消息 114
5.2.2 自定义参数 116
5.3 MAVLink与MAVProxy 119
5.3.1 认识MAVLink 119
5.3.2 调试好帮手MAVProxy 121
5.3.3 MAVProxy常用命令 123
5.4 本章小结 126
5.5 习题 126
第6章 VTOL固定翼无人机 127
6.1　初步认识VTOL固定翼 127
6.1.1 VTOL固定翼的特点 127
6.1.2 VTOL固定翼的构型 128
6.2 VTOL固定翼的配置 129
6.2.1 基础设置 129
6.2.2 模式设置 137
6.3 VTOL固定翼的试飞 139
6.3.1 常规飞行 139
6.3.2 飞行任务 140
6.3.3 高级特性 141
6.4 本章小结 143
6.5 习题 144
第7章 可靠的遥控链路 145
7.1 传输协议 145
7.1.1 有线传输协议 145
7.1.2 空中传输协议 149
7.2 EdgeTX操作系统 149
7.2.1 初识EdgeTX操作系统 150
7.2.2 通道信号的传递 155
7.2.3 摇杆基本设置 157

7.3 ExpressLRS链路系统 161
7.3.1 初识ExpressLRS 161
7.3.2 启用和配置ExpressLRS 162
7.3.3 正确设置ExpressLRS 165
7.4 EdgeTX的高级用法 168
7.4.1 监测无人机的状态 169
7.4.2 教练模式设置 173
7.5 EdgeTX Companion 174
7.5.1 管理遥控器档案 175
7.5.2 读取Log日志 177
7.6 本章小结 179
7.7 习题 179
第8章 即时的图传链路 180
8.1 模拟图传 180
8.1.1 视频制式 181
8.1.2 信号频点 181
8.1.3 设备选型 182
8.2 数字图传 187
8.2.1 OcuSync数字图传 188
8.2.2 OpenIPC数字图传 189
8.3 OpenIPC开发基础 192
8.3.1 OpenIPC源代码结构 193
8.3.2 OpenIPC编译构建 194
8.3.3 OpenIPC天空端的烧录 197
8.3.4 OpenIPC地面端的烧录 204
8.3.5 联通并配置OpenIPC设备 207
8.4 本章小结 214
8.5 习题 214
附录1 常用缩写 215
附录2 固定翼无人机的飞行模式 217