教案1
一、无人机编队飞行
无人机编队飞行的概念产生来源于有人机的集体飞行，随着科技的发展，民用无人机走进大众生活，使得编队飞行的门槛大大降低，应用场景随之增加。根据使用环境的不同，我们把无人机编队飞行分为室内编队飞行和室外编队飞行两种。
室内编队飞行顾名思义就是在室内运行的编队无人机，根据应用场景的不同，我们又把室内编队飞行分成三种:分别是教学编队飞行、单机表演编队飞行、人机表演编队飞行。
教学编队飞行主要用于对青少年兴趣的培养以及计算机逻辑的了解认识。
中国无人机行业发展现状分析及投资前景预测 一、无人机概述 （一）无人机的分类 无人机（Unmanned Aerial Vehicle，缩写：UA V）是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。 从技术角度划分，无人机可以分为两大类：一类是垂直起降型飞机（Vertical Take-Off and Landing，缩写：VTOL）。另一类是非垂直起降型飞机。垂直起降型飞机主要包括飞艇、单旋翼直升机和多旋翼直升机等，其中市场应用最为广泛的是多旋翼；非垂直起降型飞机主要包括固定翼、三角翼、伞翼等，其中市场应用比较广泛的是固定翼。 图表各常用无人机的特点 资料来源：产研智库 固定翼的特点是一直向前飞行，续航时间长、巡航速度高、负载能力强，但是无法实现定点悬停，从而无法完成旋翼的很多功能。 与固定翼相比，旋翼的优势是可垂直起降，可悬停。这两种特点使得飞机可以突破飞行跑道的限制，同时也使其应用范围变得十分广泛，不但可以适应各种复杂的起降环境，而且还可以从事各种各样的空中作业项目。其中，单旋翼由于结构复杂，造价较高，现在主要用在一些军事领域。多旋翼结构简单、造价低、操控能力好。此外多旋翼飞机由于动力分散到多个机翼、有些还有动力冗余，有些甚至可以安装降落伞，从而可以保证多旋翼飞机较高的安全系数。这些优势使得多旋翼飞机广泛应用于民用领域。 从行业应用的角度划分，无人机大致可分为：军工级无人机、工业级无人机和消费级无人机。本报告中，重点介绍工业级无人机和消费级无人机，以下统称为民用无人机。 （二）无人机的构造系统
无人机的构造系统可分为飞行平台、飞行控制系统、任务设备和地面设备四大部分。飞行平台指的是飞机的结构架或机架；飞行控制系统（简称：“飞控”）相当于无人机的大脑，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统；任务设备是指无人机搭载的任务载荷，如相机以及可见光、热成像、多光谱、高光谱设备等；地面设备主要负责飞机的任务规划，如航线规划、飞行模式等，同时还具有图像显示、处理等功能。 二、国内民用无人机的发展状况 （一）国内民用无人机兴起源于两大产业背景 近年来，我国民用无人机兴起源于两个大的产业背景：一是我国工业产业链配套的成熟，尤其在深圳，可以方便的采购到所有硬件。此外，很多企业从传统的代工开始投入研发创新。2014年“全球创新1000强”中中国企业研发总支出达299.6亿美元，比去年大增46%，显著高于全球研发支出1.4%的增速，而上榜北美和欧洲企业的研发支出仅仅增长3.4%和 2.5%，日本企业的研发支出则下降14%。二是硬件成本曲线不断下降。随着智能手机的大规模批量生产，大部分传感器成本大幅降低，智能化进程迅速向更加小型化、低功耗的设备迈进，这为我国无人机的发展创造了强大的成本优势。例如MEMS惯性传感器从2011年开始大规模兴起，成本仅在几美元。磁罗盘，从千元级别的商用设备，降到了不足十元的零部件。 图表民用无人机兴起背景 资料来源：产研智库 除上述两大产业背景外，民用无人机兴起的另一个原因是制作的门槛较低。尤其是多旋翼，由于结构简单，加上市场上已有开源的飞行控制系统，很多发烧友完全可以购买部件DIY自己开发制作一款简单的无人机。 在上述的产业背景下，国内的民用无人机企业的创始人也大都是从玩航模起家的，只是后来选择了不同的发展方向。例如，大疆创新2006成立之初是做工业级的直升机飞控，2010年转向消费级市场；零度智控是从做工业级的固定翼飞控起家的，后来转向做多旋翼飞控。
《无人机与特技表演、地质勘探、高速公路巡查和森林防火的基 本技能》学习导引 本部分内容主要介绍无人机特技表演、地质勘探、高速公路巡查和森林防火应用方面的基础知识，其中包括了穿越机的基础知识、组成部分和组装教学；无人机发展的分析；无人机特技表演的分类、各种表演类型的特点；无人机的定位技术的介绍，还有地质勘探的基础原理知识以及高速公路巡查和森林防火应用的简单介绍等。通过本部分内容的学习，可以使读者能够对无人机特技表演、地质勘探、高速公路巡查和森林防火方面的应用形成初步认知，为后续的无人机行业应用等课程内容奠定基础。 本部分内容课程大纲如下： 一、穿越机的组成和组装 1.1.穿越机基础知识 1.2.穿越机的组成部分 1.3.穿越机赛事 1.4.穿越机的机架 1.5.穿越机的机架材质 1.6.穿越机的电机 1.7.穿越机的电机参数 1.8.穿越机的电调 1.9.穿越机的电池 1.10.穿越机的螺旋桨 1.11.穿越机的图传天线 1.1 2.穿越机的图传天线类型 1.13穿越机的图传模块 1.14.穿越机的图传接收模块 1.15.穿越机的摄像头 1.16.穿越机的无线电遥控器 1.17.穿越机的接收机 1.18.穿越机的飞控 1.19.穿越机的分电板 1.20.穿越机组装介绍（实操） 1.21.穿越机的假组（实操） 1.2 2.分电板的安装（实操） 1.23.分电板的上锡（实操） 1.24.电调的焊接（实操） 1.25.图传的焊接（实操） 1.26.摄像头和电池接口的焊接（实操） 1.27.电调信号线的焊接（实操）
1.28.图传信号线的焊接（实操） 1.29.上层机架的安装（实操） 1.30.穿越机电机的安装（实操） 1.31.穿越机螺旋桨的安装（实操） 1.3 2.穿越机的三种飞行形式 二、无人机发展与特技表演种类 2.1.无人机发展分析（棚拍） 2.2.无人机未来发展分析（棚拍） 2.3.无人机未来应用场景（棚拍） 2.4.影响无人机飞行的因素（棚拍） 2.5无人机特技表演介绍 2.6.无人直升机花式表演 2.7.花式表演无人直升机的特点 2.8.固定翼无人机花式表演 2.9.花式表演固定翼无人机 2.10.穿越机特技飞行表演介绍 2.11.编队飞行表演种类介绍 2.12.室内编队飞行表演介绍 2.1 3.室内编队飞行无人机介绍 2.14.室外多旋翼无人机编队飞行 三、无人机定位技术原理 3.1.无人机定位介绍 3.2.超声波定位 3.3.视觉定位 3.4.UWB定位 3.5.卫星定位 3.6.RTK定位 3.7.PPK定位 3.8.PPK与RTK的比较 四、无人机地质勘探介绍及基础知识 4.1.无人机石油地质勘探 4.2.无人机石油勘探分析 4.3.无人机测绘的优势 4.4.测绘影像的获取 4.5.地理坐标系 4.6.椭球体与大地基准面 4.7.常用的三种坐标系 4.8.DEM产品介绍 4.9.DOM产品介绍 4.10.DLG产品介绍 4.11.影像采集要求 4.12.地质勘探常用的无人机类型 4.13.无人机航拍的特点（棚拍） 4.14.影响无人机航拍的因素（棚拍）
教案17：无人直升机概述 一、课程引入 无人机按照飞行平台不同可以分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、无人飞艇、扑翼机、伞翼机等。固定翼无人机和多旋翼无人机的概念及结构在之前的课程中我们已经介绍了，今天继续介绍无人直升机。 二、课程内容 1.无人直升机的概念及特点 无人机直升机是指由无线电地面遥控飞行或自主控制飞行、可垂直起降的不载人飞行器，在构造形式上属于旋翼飞行器，在功能上属于垂直起降飞行器。无人直升机根据克服反扭矩的形式不同，有不同的布局，这种是最典型的“单旋翼+尾桨”式无人直升机。这种布局形式是无人直升机的主流形式，在这种配置方式中，主旋翼主要负责提供升力，尾桨则通过旋转产生一个垂直于垂尾平面的力，这个力将会产生一个抵消主旋翼反转扭矩的力矩，实现平衡。单旋翼带尾桨直升机构造简单，操纵灵便，多数起飞重量较大的无人直升机均采用此种布局。 直升机的独特优势有垂直起落、悬停;良好的低空低速特性，因此，直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。 2.无人直升机的应用
直升机在军事方面，可以对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察等。 直升机在民用方面，可以通用运输、公安巡查、抢险救生、特种作业等。 3.无人直升机常见的布局 除了单旋翼+尾桨式布局，还有共轴双旋翼无人直升机、纵列双旋翼无人直升机、横列双旋翼无人直升机、交叉式布局无人直升机。下面简单一下。 共轴双旋翼布局的无人直升机采用上下共轴、规格一致的两个旋翼。同时为了使两个主旋翼能够抵消彼此的反转扭矩，两个旋翼的旋转方向是相反的。共轴的双旋翼既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。 纵列双旋翼这种布局的无人直升机是沿着机体纵轴，前后排列两副规格一致、旋转方向相反的主旋翼。两副主旋翼的反作用扭矩可以互相平衡，故不需要尾翼。而从结构上来看，通常后旋翼稍高于前旋翼，以避免互相影响。 横列双旋翼布局的无人直升机是在机身的支架上分别安装两副规格一致、旋转方向相反的主旋翼。横列式两个旋翼左右横向排列，旋翼轴间隔较远，旋转方向相反，旋转力矩互相平衡，一般不需要尾翼提供额外的平衡力矩。但是，为了增强稳定性，在机身尾部通常会设置和固定翼飞行器一样的垂尾。 交叉式布局的无人直升机是在机身顶部分别对称布置两副旋翼，其浆为两叶桨且旋转方向相反，两副旋翼轴是不平行的，彼此之间设定一个倾斜角，都是向外侧倾斜的，且横向轴距很小，所以两副旋翼在机体上方呈交叉状。
无人机各模块详解与技术分析
无人机各模块详解与技术分析 如今无人机成为了展会最大的热点之一，大疆（DJI）、Parrot、3D Robotics、AirDog等知名无人机公司都有展示他们的最新产品。甚至是英特尔、高通的展位上展出了通信功能强大、能够自动避开障碍物的飞行器。无人机在2015年已经迅速地成为现象级的热门产品，甚至我们之前都没有来得及细细研究它。与固定翼无人机相比，多轴飞行器的飞行更加稳定，能在空中悬停。主机的硬件结构及标准的遥控器的结构图如下图。 四轴飞行器系统解析图
遥控器系统解析图 以上只是标准产品的解剖图，有些更加高级的如针对航模发烧友和航拍用户们的无人机系统，还会要求有云台、摄像头、视频传输系统以及视频接收等更多模块。 飞控的大脑：微控制器 在四轴飞行器的飞控主板上，需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留，只要能够接收到遥控器发送过来的指令，控制四个马达带动桨翼，基本上就可以实现飞行或悬停的功能。意法半导体高级市场工程师介绍，无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。 新唐的MCU负责人表示：多轴飞行器由遥控，飞控，动力系统，航拍等不同模块构成，根据不同等级产品的需求，会采用到不同CPU内核。例如小四轴的飞行主控，因功能单纯，体积小，必须同时整合遥控接收，飞行控制及动力驱动功能；中高阶多轴飞行器则采用内建 DSP 及浮点运算单元的，负责飞行主控功能，驱动无刷电机的电调（ESC）板则采用MINI5(＄1.0889)系列设计。低阶遥控器使用 SOP20 封装的4T 8051 N79E814；中高阶遥控器则采用 Cortex-M0 M051系列。另外，内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则应用于2.4G及5.8G的航拍系统。 在飞控主板上，目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。由于对于飞行