前言

1907年，世界上第一架四旋翼飞行器成功升空，拉开了四旋翼飞行器研究的大幕。四旋翼飞行器的研究，是多学科的碰撞和结合，涉及控制理论、电子与通信理论、图像处理技术及各种传感器技术，也与材料科学等学科密切相关。

由于四旋翼飞行器相较于固定翼飞行器具有机动性强、能源利用率高、结构设计巧妙和安全性高等特点，相较于地面机器人具有更高的自由度，因此近年来已成为一个研究热点，不仅大学等研究机构进行了广泛而深入的研究，以大疆为首的消费级四旋翼飞行器也取得了爆发式的发展。

四旋翼飞行器作为一个载体，在实现基本飞行功能的基础上，可以附加各种不同的功能，这也是四旋翼飞行器的最大魅力之一。近年来还出现了各类新型无人机，如自拍无人机、农业植保无人机和快递无人机等。各大研究机构开发的室内精确定位无人机则能实现更多精细化的工作，如利用无人机搭建垂直村落、无人机集群化协同飞行表演等。

实现四旋翼飞行器自主飞行功能的基础：①四旋翼飞行器实现自主平衡；②四旋翼飞行器在有遥控的情况下按照遥控者意愿飞行，且操作难度较低；③四旋翼飞行器在无遥控情况下利用附加传感器实现定点悬停和位移控制。

对于初学者来说，四旋翼飞行器基础飞行功能的实现有较高的难度，不仅要根据飞行原理装配四旋翼飞行器的硬件，在硬件层面保证飞行器能够安全稳定飞行，而且要进行四旋翼飞行器软件设计，尤其是较为困难的底层软件设计。此外，四旋翼飞行器参数的调节对开发者来说也是巨大的挑战。

本书深入浅出地全面介绍了四旋翼飞行器的各方面知识，让读者能轻松容易地进行学习。各章节分布如下：第1章介绍四旋翼飞行器的历史、现状和关键技术；第2章介绍四旋翼飞行器的飞行原理，包括姿态表示、姿态解算、平衡控制算法和滤波算法；第3章介绍四旋翼飞行器设计中常用的通信协议；第4章介绍四旋翼飞行器上常用的硬件设备；第5章介绍四旋翼飞行器软件系统设计；第6章介绍飞行控制模块PCB的设计及四旋翼飞行器的组装经验和调试经验；第7章介绍几项四旋翼飞行器的实际应用案例。

本书的撰写得到了上海大学无人机协会成员徐晨畅、钱思杰、曹中正、黄潇畅、胡啸林等的大力协助，对他们在本书编写过程中所做的工作表示感谢。

由于编者的知识水平有限，书中疏漏之处在所难免，希望广大读者批评指正。

编　者

2018年3月