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第1章 概论 1

1.1航空机器人 1

1.2多无人机系统 2

1.3应用 3

1.3.1航空摄影与摄像技术 3

1.3.2航空测绘 4

1.3.3气象学 5

1.3.4环境监测 5

1.3.5农业和林业 5

1.3.6检查 5

1.3.7执法和安保应用 7

1.3.8自然灾害与危机管理 8

1.3.9救火 8

1.3.10交通监视 10

1.3.11通信 11

1.3.12土木工程 11

1.4结论与本书概要 11

参考文献 13

第2章 多无人机系统中的决策制定：体系结构与算法 14

2.1引言 14

2.1.1问题描述 15

2.1.2方法和概要 15

2.2无人机结构 16

2.2.1自主决策能力分类 16

2.2.2决策结构 18

2.3执行控制 19

2.3.1一般的任务模型和假设 19

2.3.2执行指令的机制 20

2.3.3说明 22

2.4多无人机分布式使命规划 23

2.4.1与规划框架相关的一般考虑 23

2.4.2在规划过程中利用专门的精炼机 24

2.4.3专门的精炼机工具箱概述 26

2.4.4举例 31

2.5分布式任务分配 34

2.5.1加入平衡的合同网 35

2.5.2分布式环境中有时间约束的任务 38

2.6小结 42

参考文献 44

第3章 通信 48

3.1引言 48

3.2需求 48

3.3设计理念 49

3.3.1数据组织 49

3.3.2网络 49

3.3.3黑板 50

3.3.4路由 50

3.3.5网络层 51

3.3.6网络组织 51

3.4设计细节 52

3.4.1用户观点 53

3.4.2插槽内容的状况 54

3.4.3数据传输 55

3.4.4物理链接 57

3.5实施细节 57

3.5.1核心架构 58

3.5.2跨平台支持 58

3.5.3嵌入式系统支持 58

3.5.4物理抽象层实现 59

3.5.5内存效率 59

3.5.6代码示例 59

3.6真实情景 60

3.6.1 COMETS项目中的网络拓扑 60

3.6.2传输和物理层 62

3.6.3信息流 62

3.7结论 64

参考文献 64

第4章 多无人机协同探测技术 65

4.1引言 65

4.1.1主要概念 66

4.1.2方法概述 67

4.1.3相关工作 67

4.2协同探测中的概率算法 69

4.2.1多无人机探测 70

4.2.2半分布式可信状态估计 71

4.2.3分布式协同探测 73

4.2.4协同探测路径规划 75

4.3多无人机图像探测、定位与跟踪 77

4.3.1初始条件设置 77

4.3.2事件状态定义 77

4.3.3图像融合中的似然函数 78

4.4无人机图像处理技术 81

4.4.1图像偏移估计 81

4.4.2团块特征提取 85

4.4.3图像修正 86

4.5基于信息融合的多无人机图像探测与定位 89

4.5.1基于信息融合的多无人机探测 91

4.5.2基于分布式信息滤波的目标探测与定位 94

4.5.3仿真结果 96

4.6基于网格技术的多无人机异类信息的探测与定位 99

4.6.1局部融合 100

4.6.2多无人机分布式融合 101

4.6.3基于栅格技术的事件探测与定位 102

4.7结论 106

参考文献 107

第5章 无人直升机 112

5.1无人直升机简介 112

5.1.1无人直升机及其控制结构的常见问题 112

5.1.2 MARVIN无人直升机系统 116

5.2直升机模型 124

5.2.1并行系统 124

5.2.2直升机状态量 124

5.2.3运动物理量 125

5.2.4力和力矩 127

5.2.5旋翼的空气动力学原理 128

5.2.6 仿真结果 131

5.3 控制技术 132

5.3.1 MARVIN控制器 132

5.3.2 MARVIN直升机的其他控制技术 139

5.4结论 144

参考文献 145

第6章 飞艇控制 149

6.1引言 149

6.2飞艇建模 150

6.2.1坐标轴系和运动学模型 151

6.2.2动力学模型 152

6.2.3简化模型 155

6.3模型辨识 156

6.3.1空气动力参数的估计 157

6.3.2简化模型有效性分析 159

6.4控制 166

6.4.1 PID控制 168

6.4.2广义预测控制 171

6.4.3采用扩展线性化方法进行非线性控制 174

6.4.4实验结果 177

6.5航路规划和跟踪 183

6.5.1路径规划 183

6.5.2路径跟踪 186

6.6结论 191

参考文献 191

第7章 遥控工具 196

7.1引言 196

7.2无人机遥控技术的发展趋势 197

7.2.1多模接口的需求 197

7.2.2扩增现实与合成图像 198

7.3 COMETS中的遥控直升机 199

7.3.1硬件部分 200

7.3.2软件部分 203

7.4实验结论和任务执行 208

7.4.1任务执行 209

7.5结论 211

参考文献 211

第8章 多无人机实验：在森林火灾中的应用 213

8.1引言和目的 213

8.2森林火灾应用中的多无人机系统 214

8.2.1无人机描述 214

8.2.2编队的传感器 216

8.2.3火焰分割 218

8.3任务的一般描述 222

8.4多无人机监视与火警探测 223

8.5协同报警确认 226

8.6用无人机进行火灾观察和监视 230

8.7协作火灾监视 232

8.8结论 233

参考文献 234

第9章 总结和未来发展方向 236