走近

无人机是集航空技术、导航技术、人工智能、通信技术、GNSS技术、摄影测量技术、遥测遥感技术、地理信息技术为一体的现代航空器，其应用领域广泛。目前，无人机的应用浪潮席卷全球，2019 年4 月，我国人力资源和社会保障部、国家市场监督管理总局、国家统计局联合公布了13个新职业，其中无人机驾驶员赫然在列，无人机在国家发展中的地位不言自明。

笔者在少年时代就很喜欢研究航模，后来又对GPS、摄影测量、GIS、激光等技术进行了学习和研究。随着无人机技术的发展，无人机已逐渐成为国家的利器，世界各国都在极力开发无人机，无人机的竞争已经进入白热化阶段。面对这种局面，笔者深感肩上担子的沉重。为了与时俱进，也为了向大众普及无人机知识，笔者阅读了大量无人机文献，收集了大量无人机资料，对无人机技术进行了深入的学习和研究，整理出了这本有关无人机的基础读物。

本书编写过程中，参考了国外关于无人机技术的全新资料，力图体现“内容实用、先进性强”的特点。全书系统、全面地介绍了无人机的相关知识，包括无人机技术的发展概述、无人机的结构、无人机定位中的GPS技术、无人机摄影测量与遥感技术、无人机与地理信息系统、无人直升机的基本设计方法、无人机应用范例等内容，希望能对读者全面了解无人机有所帮助。

全书由江南大学姜晨光主编，山东省国土测绘院孟先，烟台市莱阳中心医院郭培强，青岛农业大学李明国、姜学东、杨吉民、李少红、任荣、盖玉龙、崔专、陈惠荣，烟台市数字化城市管理服务中心时永宝，无锡融创景运置业有限公司王进强，无锡绿城和风置业有限公司王磊，山东盛隆集团有限公司宋志波、任忠慧、严立明，中冶集团武汉勘察研究院有限公司汪福来，烟台市规划信息中心庞平、刘洪春、李宝林、张胜国，苏州睿小麟教育科技有限公司周煜东，山东省淄博市工业学校刘葆华，江南大学王风芹等（排名不分先后）参与了相关章节的撰写工作。终稿完成后，中国工程勘察大师严伯铎老先生不顾耄耋之躯审阅全书，并提出了不少改进意见，为本书的*终定稿做出了重大贡献，谨此致谢！

限于笔者水平有限，粗陋之处在所难免，敬请读者多多提出宝贵意见。

姜晨光

江南大学

本书以无人机的*发展和应用为着眼点，系统、全面地介绍了无人机的相关知识，包括无人机技术的发展概述、无人机的结构、无人机定位中的 GPS技术、无人机摄影测量与遥感技术、无人机与地理信息系统、无人直升机的基本设计方法、无人机应用范例等内容。编者在编写过程中查阅了大量的国外相关资料，内容实用，先进性强，适合无人机爱好者、研究无人机的工程技术人员、资源调查监测工作者阅读参考，同时可作为高等学校、职业院校等相关专业的教材。

第1 章　概述/001

1.1　无人机的起源和发展/002

1.2　无人机发展中的热点问题/004

1.3　我国对民用无人机驾驶员管理的基本要求/009

第2章　无人机的结构/011

2.1　无人机部件组成/012

2.1.1　典型的无人机系统/012

2.1.2　典型的无人机飞控系统/017

2.1.3　无人机飞控系统的主要功能/024

2.1.4　简易型无人机的构成/026

2.1.5　多旋翼无人机系统的构成/028

2.2　机架/029

2.3　动力/034

2.3.1　常用动力系统/035

2.3.2　电调/036

2.3.3　动力源/037

2.4　　多旋翼无人机/040

2.5　　固定翼无人机/050

2.5.1　固定翼无人机飞行原理/050

2.5.2　典型的长航时固定翼无人机/055

2.5.3　典型的测绘遥感固定翼无人机/055

2.5.4　固定翼无人机常见的气动布局/057

第3章　无人机定位中的GPS 技术/061

3.1　　GNSS 简介/062

3.2　　GPS 概况/062

3.2.1　GPS信号/064

3.2.2　GPS相关的参考坐标系/065

3.3　　卫星定位基础/069

3.3.1　码测距/069

3.3.2　载波相移测量/070

3.4　　观测误差/071

3.4.1　时钟偏差/071

3.4.2　折射/071

3.4.3　其他误差源/072

3.4.4　观测卫星的几何特征/073

3.5　　定位方法/074

3.5.1　差分定位/074

3.5.2　动态方法/076

3.5.3　相对定位/076

3.6　　无人机可用的其他卫星导航系统/078

3.6.1　GLONASS星座/078

3.6.2　伽利略系统/079

3.6.3　北斗系统/079

3.6.4　相关的问题/080

3.6.5　展望/080

3.7　　全球导航卫星系统的测量技术/081

3.7.1　全球导航卫星系统的静态测量技术/081

3.7.2　全球导航卫星系统的动态测量技术/098

第4章　无人机摄影测量与遥感技术/111

4.1　　摄影测量技术的基本特点/112

4.2　　摄影测量的用途/112

4.3　　航空相机及其特点/113

4.4　　铅直航空照片/115

4.4.1　铅直照片的比例/116

4.4.2　由单个铅直照片获得地面坐标/117

4.4.3　铅直照片上的浮雕位移/118

4.4.4　铅直照片的飞行高度/119

4.5　　立体视差/119

4.5.1　立体观察/121

4.5.2　视差的立体测量/121

4.5.3　分析摄影测量/123

4.5.4　立体绘图仪器/123

4.6　　正射影像/127

4.6.1　用于摄影测量的地面控制/128

4.6.2　飞行计划/129

4.6.3　机载激光测绘系统/130

4.6.4　遥感/131

4.7　　摄影测量软件/133

4.7.1　摄影测量的误差来源/134

4.7.2　摄影测量中的错误/134

第5章　无人机与地理信息系统/135

5.1　　地理信息系统的特点和作用/136

5.2　　土地信息系统/137

5.3　　GIS 数据源和分类/138

5.4　　GIS 数据格式的转换/138

5.4.1　GIS的空间数据/138

5.4.2　GIS的非空间数据/142

5.4.3　GIS数据格式的转换/143

5.5　　 GIS 数据的分析与应用/145

5.5.1　创建GIS 数据库/145

5.5.2　GIS的元数据/149

5.5.3　GIS的分析功能/149

5.5.4　GIS的应用程序/153

5.5.5　GIS的数据源/153

第6章　无人直升机的基本设计方法/155

6.1　　无人直升机设计的宏观要求/156

6.1.1　无人直升机的基本特点/156

6.1.2　无人直升机设计的一般过程/158

6.1.3　无人直升机总体设计工作的特点/159

6.2　　无人直升机总体设计/159

6.2.1　无人直升机设计的技术要求/159

6.2.2　设计规范和设计定型/161

6.2.3　评价无人直升机设计方案的有效性准则/162

6.2.4　机械驱动正常形式直升机/164

6.2.5　喷气驱动正常形式直升机/165

6.2.6　有翼式直升机及复合式直升机/166

6.2.7　倾转旋翼飞行器/166

6.2.8　直升机形式选择/166

6.2.9　直升机主要参数的选择/167

6.3　　无人直升机的飞行控制系统/169

6.3.1　无人直升机的飞行控制系统的总体要求/169

6.3.2　飞行控制系统设计/170

6.3.3　飞行控制律设计/171

6.3.4　发动机控制/172

6.3.5　导航与制导设计/172

6.3.6　飞行仿真/174

6.3.7　任务设备的控制管理/176

6.4　　无人直升机任务规划与控制站/177

6.5　　无人直升机的数据通信链路/180

第7章　无人机应用范例/181

参考文献/202