無人機的基礎概論: Python程式設計實作

無人機的基礎概論: Python程式設計實作

出版日期:
2026/09/09
9
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⊙零基礎也能快速入門:從Python開發環境、無人機原理到飛控系統,循序建立完整知識架構。
⊙理論結合程式實作:融合空氣動力學、導航定位、自動控制、路徑規劃與Python範例,學以致用。
⊙涵蓋AI、自主飛行與群體協同:深入介紹電腦視覺、人工智慧、無人機群集、數位孿生及智慧導航等前瞻技術。

內容簡介

⊙零基礎也能快速入門:從Python開發環境、無人機原理到飛控系統,循序建立完整知識架構。
⊙理論結合程式實作:融合空氣動力學、導航定位、自動控制、路徑規劃與Python範例,學以致用。
⊙涵蓋AI、自主飛行與群體協同:深入介紹電腦視覺、人工智慧、無人機群集、數位孿生及智慧導航等前瞻技術。
⊙完整收錄產業與軍事應用案例:從空拍、測繪、智慧農業、巡檢物流,到軍事物聯網、自主導航與量子導航,掌握無人機科技發展全貌。

無人機已從飛行載具進化為整合航太、電子、通訊、人工智慧與物聯網的智慧平台,成為未來科技的重要核心。
本書以Python程式設計為主軸,從無人機基礎知識、飛行原理、飛控系統、導航定位,到自主飛行、AI應用與群體協同,建立完整且循序漸進的學習架構。內容結合理論解析與大量程式實作範例,並涵蓋空拍測繪、智慧農業、物流配送、軍事物聯網、數位孿生及量子導航等最新應用,讓讀者不僅理解原理,更能實際撰寫程式控制無人機,培養跨領域整合與實務開發能力,可作為大專院校教學、自學進修及科技研發的參考教材。

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產品目錄

第一部分 無人機基礎知識
0-1 安裝Python直譯器
0-2 使用開發環境(如IDLE、VS Code、Jupyter Notebook等)
Chapter01 無人機概述與歷史
1-1 定義與術語:無人機(UAV)、無人航空系統(UAS)、遙控駕駛航空系統(RPAS)
1-2 無人機的歷史與發展
1-3 無人機的分類(按尺寸、航程、用途、組態等)
1-4 無人機的主要應用領域
1-5 無人機的程式設計範例
Chapter02 無人機系統結構與組成
2-1 飛行器平台(機身、機翼/旋翼、起落架)
2-2 動力系統(電機、螺旋槳、電池/燃料)
2-3 飛控系統與感測器(飛控板、GPS、IMU、氣壓計等)
2-4 通訊與資料鏈系統(遙控器、圖傳、地面站)
2-5 酬載(相機、感測器、其他設備)

第二部分 航空理論與飛行原理
Chapter03 空氣動力學基礎
3-1 升力、阻力、推力、重力,簡化概念的Python程式設計
3-2 翼型與氣流原理與範例
3-3 多旋翼(如四軸飛行器)和固定翼的飛行原理差異
Chapter04 飛行性能與穩定性
4-1 飛行性能參數(續航時間、航程、最大速度、爬升率)
4-2 飛行穩定性與控制(縱向、橫向、方向)

第三部分 設計、控制與導航
Chapter05 無人機設計與製造
5-1 設計流程與考量因素(任務需求、重量、材料選擇)
5-2 多旋翼、固定翼與垂直起降固定翼的結構設計
Chapter06 飛控系統與自動駕駛儀
6-1 控制迴路與PID控制原理
6-2 飛控軟體與韌體介紹(如ArduPilot、PX4)
6-3 自動化與自主飛行原理
Chapter07 導航、定位與路徑規劃
7-1 GPS/GNSS定位原理與誤差
7-2 慣性導航系統(INS)與感測器融合
7-3 航點設置與任務規劃
7-4 感測與避障技術

第四部分 操作實務與安全
Chapter08 飛行前準備與檢查
8-1 場地勘查與風險評估
8-2 天氣因素考量(風速、降雨、溫度)
8-3 飛行器與電池檢查清單
Chapter09 遙控操作與基本飛行技能
9-1 遙控器模式與操作介面
9-2 起飛、懸停、航線飛行、降落
9-3 緊急情況處理(失聯返航、電池低電量應對)

第五部分 無人機應用與發展趨勢
Chapter10 專業應用案例
10-1 空拍與影視製作
10-2 測繪與三維建模(攝影測量)
10-3 農業應用(精準農業)
10-4 巡檢與監測(基礎設施、電力、管線)
10-5 物流與配送
Chapter11 新興技術與軍事戰爭
11-1 無人機群集(Swarm)技術
11-2 人工智慧與機器學習在無人機的應用
11-3 反制無人機系統
11-4 城市空中交通(UAM)與空中計程車
Chapter12 軍事物聯網、軍用無人機的應用
12-1 MQTT協定,模擬多個軍事感測器與智慧城市指揮中心的資料傳輸
12-2 軍事IoT數據儲存到資料庫(如SQLite),再進行戰術分析與Python範例
12-3 軍事數據儲存至SQLite及熱點圖視覺化與Python範例
12-4 智慧城市軍事防衛系統加入「自動警報」功能
12-5 結合「AI機器學習」來預測警報熱點的未來走向,而不僅僅是處理當前的警報
12-6 軍事動態態勢感知預測
12-7 軍事動態態勢感知預測系統與「無人機自動導航」連動
12-8 軍事動態態勢預測與「無人機自動導航」連動,再放入數位孿生系統
12-9 無人機群體的軍事協同與Python範例
12-10 粒子群演算法PSO,如何最佳化無人機的搜索路徑與Python範例
12-11 受限空間下的路徑規劃:群體找目標,避開敵方的防空威脅區
12-12 2D機間防撞,無人機群繞過障礙物時,也保持完美的戰鬥間距
12-13 3D座標系統的機間防撞與Python範例
Chapter13 無人機的進階主題
13-1 避碰與路徑規劃的原理與Python範例
13-2 多代理人協作無人機的原理與Python範例
Chapter14 AI在無人機的應用領域
14-1 無人機抗干擾與自主跳頻的作用原理與Python範例
14-2 波束成形天線陣列的訊號處理的原理與Python範例
14-3 (無人機)精準懸停與降落的原理與Python範例
Chapter15 量子導航
15-1 量子導航,概念性Python程式設計

作者介紹

張紹勳
學歷:國立政治大學資訊管理博士
現職:國立彰化師範大學電機與機械科技學系專任教授
經歷:致理技術專任副教授
Email:chess1mail@gmail.com

張任坊
學歷:國立海洋大學商船系
現職:永樂福有限公司負責人

張博一
學歷:國立中央大學通訊工程所
現職:微星科技股份有限公司工程師

規格

誠品貨碼 / 2683240325003
ISBN13 / 9786264427821
ISBN10 /
EAN貨碼 / 9786264427821
頁數 / 640
裝訂 / P:平裝
語言 / 1:中文/繁體
尺寸 / 26*19*3.2
級別 / N:無
重量(g) / 1300
提供維修 / 無

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