本书为无人机专业应用型人才培养规划教材之一,主要讲述无人机通信与导航方面的知识及应用。全书分为三部分,包括序论、无人机通信和无人机导航。序论部分,介绍了无人机概念、无线电基本知识和通信导航基本概念;无人机通信部分,介绍了通信的基本原理、无人机通信的分类、无人机通信设备及工作模式、无人机通信的典型应用及未来展望;无人机导航部分,介绍了导航的基本知识、卫星导航、惯性导航、其他导航、导航系统的组合应用、无人机导航设备及应用模式、无人机导航的典型应用及未来展望。本书既有概念理论知识,又有无人机具体应用介绍,内容循序渐进,通俗易懂。
本书适用于无人机工程类、飞行制导控制类、航空飞行器类、电子信息类等专业的本科和高职高专教学,亦可作为培训类学校无人机专业的教学及实践教材,同时可供无人机应用领域、通信导航领域的工程技术人员、无人机操控人员参考。
无人机技术发展到今天,已经形成了比较完备的理论体系和十分广泛的应用领域。无人机通信和无人机导航作为无人机系统的重要组成部分,一直是人们研究和应用的热点。它们凝聚了多种理论,是多门学科和多项技术的综合结晶,具有严格的科学体系结构。
自20世纪80年代以来,通信技术、计算机技术和微电子技术相互促进,极大地推动了通信技术的发展,通信已成为当今世界生产力的领头羊。越来越多的无人机使用通信技术为人们服务,无人机通信以一种特殊的姿态引起了人们的关注。一方面,研究人员通过地面站与无人机进行信息交流,来满足人们对远处环境信息的需求;另一方面,研究人员让无人机各自分享对方的信息,使无人机协同工作以更好地为人们服务。研究人员对无人机通信的研究逐渐升温,使得无 人机通信逐步完善并发展成为一门专业技术,应用范围越来越广泛,在空天海地组网中占有一席之地。
导航来源于人类交通和军事活动对方位或位置识别的需求。从20世纪80年代开始,由于卫星导航的发展及应用,以及其他新型导航方式的出现,进入了以卫星导航为主要形式的精密导航时代,卫星导航在无人机上的应用也越来越广泛。这期间随着惯性导航技术的迅猛发展,惯性导航与卫星导航组合运用于无人机导航,为无人机导航提供了具有巨大应用潜力的解决方案,推动了无人机导航的迅速发展。随着无人机导航技术的逐步完善,无人机导航设备和系统逐步完善并发展成一门专业技术,这种技术逐步推广于其他载体的导航,成为航空、航海和陆路交通可以依赖的导航启明灯。
本书即以上述飞速发展的无人机通信与导航技术为背景,重点介绍无人机通信与导航技术的基本原理及应用,对通信方式和导航方式进行分类并介绍了通信设备和导航设备,给出了无人机通信与导航的未来展望,将无人机的两个重要组成部分呈现到了读者面前。
在对无人机通信设备与导航设备全面介绍的基础上,本书对目前应用较多的通信技术和导航技术做了侧重介绍,增加了无人机通信和无人机导航的典型应用,并从多方面对未来无人机通信技术和导航技术的发展趋势及特点进行了讨论。部分内容为作者首次公开发表的研究成果。
除上述基本内容外,本书还包括了入门的无线电技术基础、通信技术的基本知识和导航技术基本知识,能够让读者较快地进入到无人机通信与导航的学习中来。本书适用于电子信息类及相关专业的大专生和本科生使用,亦可供从事通信与导航领域工作的工程技术人员参考使用。
本书在编写模式上力求避免传统的以知识系统性编写教材的方法,避免纯理论叙述;在简单介绍必备知识的基础上,借助工程应用,讲解相关知识点,并结合具体的任务给出了相关的实现方法与实现过程,以及典型的应用案例,力求使学生在学习过程中掌握无人机通信与导航的相关理论知识,并能学习应用于工作实践中,旨在培养学生解决实际问题的能力。
本书分三部分共15章,由北京航空航天大学的黄智刚和郑帅勇对本书的内容进行编写、编排与完善。宋丹、仪玉杰和殷彪参与了无人机通信与导航的基本知识、卫星导航和组合导航及其应用等资料的收集与整理工作,冯旭敏对本书文字与格式进行了校对。李锐和赵昀为本书编写工作提供了热情帮助与具体指导,盛蔚对本书的框架结构提出了很好的建议与意见。刘沛清和王祖林等对本书给予了大力支持和高度关注。
由于编者水平有限,加之多人编写、时间仓促,书中错误与不妥之处在所难免,希望广大读者给予批评指正。
作者于北京航空航天大学
2019年11月