书籍详情
多旋翼无人机系统：理论、算例和硬件实验
作者：[法] 弗兰克·卡扎乌朗（Franck Cazaurang），[美] 凯莉·科恩，[美] 曼尼斯·库玛 著
出版社：机械工业出版社
出版时间：2022-01-01
ISBN：9787111696117
定价：¥99.00
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内容简介
本书为相关专业本科高年级学生、研究生和在政府机构或无人机行业从事研发工作的工程师提供了一个极好的体验式学习、能力增强和经验积累的技术参考指南。本书主要介绍垂直起降多旋翼无人直升机平台、无人机系统架构和与国家空域飞行融合的内容，包括无人机分类和相关飞行任务、监管和安全、认证和空中交通管理、综合飞行任务规划（包括自主容错路径规划和基于视觉的自动着陆系统）、飞行力学和稳定性，动态建模与飞行控制器开发。另外，还包括感知、探测和规避系统、飞行测试，包括安全评估检验和数据采集遥测、同步数据融合、已识别目标的地理定位等内容。
作者简介
弗兰克·卡扎乌朗（Franck Cazaurang） 法国波尔多大学控制工程学教授、科学与技术学院教授和IMA主任。他曾是加拿大蒙特利尔高等技术学院的客座教授，并且是法国AETOS无人机系统集群式水上服务WG工作组的联合负责人。凯莉·科恩（Kelly Cohen） 美国辛辛那提大学航空航天工程与工程力学教授、航空航天工程系临时主任及Brian H.Rowe讲席教授，同时他也是“无人机和智能系统”机构的顾问。曼尼斯·库玛（Manish Kumar） 协作分布式系统（CDS）实验室主任，并共同领导着UAV MASTER实验室。他同时也是美国辛辛那提大学机械与材料工程系的教授，研究领域包括无人机、机器人技术以及复杂系统中的决策与控制。
目录
译者序
前言：无人机与垂直起降多旋翼无人机平台
第1章 无人机与国家空域：无人机分类及相关任务、法规和安全、认证以及空中交通管理
1.1无人机融入空域面临的挑战
1.1.1术语定义
1.1.2无人机系统的任务
1.1.3空中交通管理准则及对无人机系统的影响
1.1.4无人机系统融入空域
1.2主要参与方
1.2.1国际民航组织
1.2.2无人系统规则制定联合体
1.2.3欧洲航空安全局
1.3法国规定
1.4通信问题
1.5UTM/U-space的后续步骤
1.6获取远程驾驶员证书
1.7参考文献第2章无人机分类和任务规划
第2章 无人机分类和任务规划
2.1无人机系统分类、任务概述和市场概况
2.1.1国防
2.1.2民事安全
2.1.3民用商业
2.2旋翼无人机系统的运用特点
2.3基于多旋翼平台的无人机系统民用案例
2.3.1航空摄影
2.3.2农业
2.3.3雪崩防护
2.3.4施工和辅助作业
2.3.5线状基础设施检查
2.3.6消防
2.3.7辅助捕捞
2.3.8货物运输和包裹递送
2.3.9工业现场勘察
2.3.10安全工作和辅助警察
2.3.11保护世界公民
2.3.12野生动物保护
第3章 无人机系统工程
3.1系统工程原理简介
3.1.1性能权衡分析
3.1.2功能性和非功能性分析与需求
3.1.3通过早期系统设计检查需求可行性
3.2运行分析
3.2.1所需的运行能力
3.2.2功能分析
3.3架构方案设计
3.4垂直起降飞机着舰对导航的要求
3.5导航链架构
3.6通信系统架构和限制条件
3.6.1自由空间中的信号传播
3.6.2大气中的信号传播
3.7人为因素
3.8集成确认验证
第4章 基于流体动力学方程的大规模无人机路径规划
4.1无人机及应用上的挑战
4.2路径规划和流体模拟
4.2.1运动规划与控制
4.2.2路径规划和控制问题
4.2.3路径规划和偏微分方程方法概况
4.3问题描述
4.4流体模拟
4.5预测集
4.6集中式方法的控制方程
4.6.1构建集中式方法的控制方程
4.6.2求解细节和流程
4.7数值计算
4.8结论
4.9参考文献
第5章 遗传模糊系统在飞行冲突解脱中的应用
5.1引言
5.2问题描述
5.3方法
5.3.1五机问题
5.3.2十机问题
5.4结果
5.4.1ε=1的五机问题
5.4.2ε=2的五机问题
5.4.3ε=1的十机问题
5.5结论与未来工作
5.6参考文献
第6章 基于故障诊断和容错控制的路径规划
6.1引言
6.2微分平坦度
6.3四旋翼无人机模型
6.4模型平坦度
6.5基于平坦度的四旋翼无人机容错控制
6.5.1故障检测与隔离
6.5.2控制重构
6.6结论
6.7参考文献
第7章 基于LQR控制器的四旋翼无人机系统动力学辨识和基于频率扫描的模型验证
7.1配置
7.2规定和假设
7.3状态空间表示
7.4时程数据收集
7.5CIFER概述
7.5.1非参数化模型辨识
7.5.2参数化模型辨识
7.6开环系统辨识
7.6.1升沉轴
7.6.2方向轴
7.6.3横纵轴
7.7系统模型验证
7.8LQR控制器优化
7.9参考文献
第8章 GPS拒止环境中的自主导航和目标地理定位
8.1引言
8.2相关研究工作
8.3系统架构
8.4导航算法
8.4.1访问栅格地图
8.4.2扫描匹配
8.4.3导航与避障
8.5目标地理定位
8.5.1目标识别
8.5.2三角测量目标定位法
8.6四旋翼无人机动力学
8.6.1动力学模型
8.6.2电机控制
8.6.3姿态控制
8.6.4位置控制
8.7结果
8.7.1仿真设置
8.7.2仿真结果
8.8参考文献
第9章 面向增强态势感知的视频和FLIR图像实时处理
9.1引言
9.2相关文献研究
9.3研究方法
9.3.1设置FLS
9.3.2训练FLS
9.4结果与讨论
9.5结论与未来工作
9.6致谢
9.7参考文献
第10章 增材制造类小型无人机的设计、制作和飞行测试
10.1什么是3D打印
10.2初步设计应考虑的因素
10.3使用增材制造的动机
10.4使用增材制造的设计
10.4.1Vesper
10.4.2HEAV
10.5特殊材料
10.6参考文献
第11章 遗传模糊系统在无人机复杂任务分配中的应用
11.1引言
11.2问题描述
11.3研究方法
11.3.1模糊聚类方法
11.3.2遗传模糊聚类方法
11.3.3使用近似代价函数的遗传模糊聚类方法
11.4实验结果
11.5结论与未来工作
11.6参考文献
技术术语表
前言：无人机与垂直起降多旋翼无人机平台
第1章 无人机与国家空域：无人机分类及相关任务、法规和安全、认证以及空中交通管理
1.1无人机融入空域面临的挑战
1.1.1术语定义
1.1.2无人机系统的任务
1.1.3空中交通管理准则及对无人机系统的影响
1.1.4无人机系统融入空域
1.2主要参与方
1.2.1国际民航组织
1.2.2无人系统规则制定联合体
1.2.3欧洲航空安全局
1.3法国规定
1.4通信问题
1.5UTM/U-space的后续步骤
1.6获取远程驾驶员证书
1.7参考文献第2章无人机分类和任务规划
第2章 无人机分类和任务规划
2.1无人机系统分类、任务概述和市场概况
2.1.1国防
2.1.2民事安全
2.1.3民用商业
2.2旋翼无人机系统的运用特点
2.3基于多旋翼平台的无人机系统民用案例
2.3.1航空摄影
2.3.2农业
2.3.3雪崩防护
2.3.4施工和辅助作业
2.3.5线状基础设施检查
2.3.6消防
2.3.7辅助捕捞
2.3.8货物运输和包裹递送
2.3.9工业现场勘察
2.3.10安全工作和辅助警察
2.3.11保护世界公民
2.3.12野生动物保护
第3章 无人机系统工程
3.1系统工程原理简介
3.1.1性能权衡分析
3.1.2功能性和非功能性分析与需求
3.1.3通过早期系统设计检查需求可行性
3.2运行分析
3.2.1所需的运行能力
3.2.2功能分析
3.3架构方案设计
3.4垂直起降飞机着舰对导航的要求
3.5导航链架构
3.6通信系统架构和限制条件
3.6.1自由空间中的信号传播
3.6.2大气中的信号传播
3.7人为因素
3.8集成确认验证
第4章 基于流体动力学方程的大规模无人机路径规划
4.1无人机及应用上的挑战
4.2路径规划和流体模拟
4.2.1运动规划与控制
4.2.2路径规划和控制问题
4.2.3路径规划和偏微分方程方法概况
4.3问题描述
4.4流体模拟
4.5预测集
4.6集中式方法的控制方程
4.6.1构建集中式方法的控制方程
4.6.2求解细节和流程
4.7数值计算
4.8结论
4.9参考文献
第5章 遗传模糊系统在飞行冲突解脱中的应用
5.1引言
5.2问题描述
5.3方法
5.3.1五机问题
5.3.2十机问题
5.4结果
5.4.1ε=1的五机问题
5.4.2ε=2的五机问题
5.4.3ε=1的十机问题
5.5结论与未来工作
5.6参考文献
第6章 基于故障诊断和容错控制的路径规划
6.1引言
6.2微分平坦度
6.3四旋翼无人机模型
6.4模型平坦度
6.5基于平坦度的四旋翼无人机容错控制
6.5.1故障检测与隔离
6.5.2控制重构
6.6结论
6.7参考文献
第7章 基于LQR控制器的四旋翼无人机系统动力学辨识和基于频率扫描的模型验证
7.1配置
7.2规定和假设
7.3状态空间表示
7.4时程数据收集
7.5CIFER概述
7.5.1非参数化模型辨识
7.5.2参数化模型辨识
7.6开环系统辨识
7.6.1升沉轴
7.6.2方向轴
7.6.3横纵轴
7.7系统模型验证
7.8LQR控制器优化
7.9参考文献
第8章 GPS拒止环境中的自主导航和目标地理定位
8.1引言
8.2相关研究工作
8.3系统架构
8.4导航算法
8.4.1访问栅格地图
8.4.2扫描匹配
8.4.3导航与避障
8.5目标地理定位
8.5.1目标识别
8.5.2三角测量目标定位法
8.6四旋翼无人机动力学
8.6.1动力学模型
8.6.2电机控制
8.6.3姿态控制
8.6.4位置控制
8.7结果
8.7.1仿真设置
8.7.2仿真结果
8.8参考文献
第9章 面向增强态势感知的视频和FLIR图像实时处理
9.1引言
9.2相关文献研究
9.3研究方法
9.3.1设置FLS
9.3.2训练FLS
9.4结果与讨论
9.5结论与未来工作
9.6致谢
9.7参考文献
第10章 增材制造类小型无人机的设计、制作和飞行测试
10.1什么是3D打印
10.2初步设计应考虑的因素
10.3使用增材制造的动机
10.4使用增材制造的设计
10.4.1Vesper
10.4.2HEAV
10.5特殊材料
10.6参考文献
第11章 遗传模糊系统在无人机复杂任务分配中的应用
11.1引言
11.2问题描述
11.3研究方法
11.3.1模糊聚类方法
11.3.2遗传模糊聚类方法
11.3.3使用近似代价函数的遗传模糊聚类方法
11.4实验结果
11.5结论与未来工作
11.6参考文献
技术术语表
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