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无人机协同路径规划

作者: [英] 楚拉多斯著 , [英] 怀特著 , [英] 尚穆加韦尔著 , 祝小平译 , 周洲译 , 王怿译

出版社: 国防工业出版社

出版时间: 2013-01

版次: 1

ISBN: 9787118084139

定价: 52.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 164页

字数: 174千字

丛书: 国防科技著作精品译丛

分类: 军事

2 张插图图片

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　　《无人机协同路径规划》一书系统地介绍了无人机二维和三维路径规划方法，主要包括Dubins路径、Clothoid路径以及PH路径方法；研究了无人机威胁和障碍物回避算法、无人机精确跟踪路径的制导方法、以及多架无人机协同路径规划算法等问题。
　　《无人机协同路径规划》研究的无人机任务规划突出了可飞行路径和安全路径的特色。可飞行路径即规划无人机路径必须满足无人机的动力学约束，让无人机能够精确跟踪的路径；安全路径即所规划无人机路径必须满足能够防止碰撞，能够避免各类障碍物。
　　《无人机协同路径规划》适用于无人机领域的科研和工程技术人员参考使用，也可作为无人机部队相关人员参考使用，还可作高等院校飞行器设计、自动控制，计算机科学等专业的教材和参考书。　　AntoniosTsourdos，于2007年被任命为克兰菲尔德大学（CranfieldUniversity）自主控制系统组的组长。他于1999年在克兰菲尔德大学获得非线性鲁棒飞行控制设计与分析的博士学位，是Stellar竞赛队的成员之一，该竞赛队是2008年英国国防部大挑战（UKMoDGrandChallenge）的获胜队。他是“国际机械工程师协会期刊G分刊——航空航天工程”（ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers，PartG：JournalofAerospaceEngineering）、“国际系统科学”（theInternationalJournalofSystemsScience）、“IEEE仪器与测量”（theIEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement）、“国际智能系统研究进展，，（theInternationalJournalonAdvancesinIntelligentSystems）和“MESA国际杂志，，（theInternationalJournalMathematicsinEngineering，ScienceandAerospace）等期刊的编委。此外，他还是英国ADS自主控制系统决策组和A&DKTN国家技术委员会在自主控制系统领域的成员，是国际自动控制联合会（IFAC）技术委员会在空天控制领域和网络系统领域的委员，是AIAA技术委员会关于制导、控制与导航领域的委员，是IEEE控制系统协会技术委员会在空天控制领域的委员（TCAC），是IEEE技术委员会在空间机器人和无人机领域的成员。
　　
　　祝小平，工学博士，教授，博士生导师，2009年长江学者成就奖获得者，享受国家政府特殊津贴。1986年、1989年、1992年毕业于西北工业大学飞行力学专业，分别获工学学士、工学硕士和工学博士学位。现任西北工业大学教授，无人机研究所总工程师，飞行器设计和导航、制导与控制两个学科博士生导师。主要从事无人机总体设计和制导控制与仿真研究工作。主持和参加无人机方面国家重点型号、国防预研、国家高技术863等项目20多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获国家发明专利8项，荣立国防科技工业装备型号研制个人一等功1次，发表论著107篇，EI收录39篇，先后人选国防科技工业“511人才工程”和国家级“新世纪百千万人才工程”，获“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、国防科技工业百名优秀博士、硕士和“科学中国人（2009）年度人物”等荣誉称号。主编《无人机设计手册》，2007年5月国防工业出版社出版。第1章引言
1.1路径规划公式
1.2路径规划的约束条件
1.2.1可飞行的路径：满足运动学特性
1.2.2无人机的惯性运动坐标系
1.2.3在路径规划中产生安全路径
1.3协同路径规划与任务规划
1.4路径规划——综述
1.5路图法
1.5.1可视图法
1.5.2Vbronoi图
1.6概率法
1.7势场法
1.8单元分解法
1.9最优控制
1.10最优化技术
1.11路径规划的轨迹
1.12本书的主要内容
参考文献

第2章二维路径规划
2.1Dubins路径
2.2采用解析几何方法设计Dubins路径
2.2.1Dubins路径：外切线解
2.2.2Dubins路径：内切线解
2.3Dubins路径的存在条件
2.4Dubins路径的长度
2.5采用微分几何方法设计Dubins路径
2.6曲率连续的路径
2.7可飞行的回旋路径产生方法
2.8可飞行的PH路径产生方法（二维）
参考文献

第3章三维路径规划
3.1采用微分几何方法设计三维Dubins路径
3.2三维Dubins路径的长度
3.3三维空间的：PH曲线路径
3.3.1空间PH曲线
3.4可飞行PH路径的设计
3.4.1可飞行路径的设计
参考文献

第4章碰撞回避
4.1障碍物回避研究
4.2避开已知障碍物的算法
4.2.1障碍物与直线相交的检测方法
4.2.2直线段与障碍物相交
4.2.3圆弧段与障碍物相交
4.3回避环境中未知的静止障碍物
4.3.1安全圆算法
4.3.2中间航点算法
4.4算法的应用
4.4.1Dubins路径的修正
4.4.2Clothoid路径的修正
4.4.3PH路径修正
4.4.4三维空间内的障碍回避
参考文献

第5章路径跟随制导
5.1跟随Dubins路径
5.2线性制导算法
5.3非线性动态逆制导
5.4回避动态障碍物制导
5.4.1无人机的方向控制
5.4.2多碰撞解决方法
参考文献

第6章多无人机路径规划
6.1问题描述
6.2同时到达问题
6.3阶段一：产生可飞行路径
6.4阶段二：产生可行路径
6.4.1最小分离距离法
6.4.2不相交路径法
6.4.3偏移曲线法
6.5阶段三：产生等长度路径
6.6产生多条路径算法
6.7多无人机路径规划算法的应用
6.7.1二维Dubins路径
6.7.2二维Clothoid路径
6.8二维：PH路径
6.9三维：Dubins路径
6.10三维PH路径
参考文献
附录A微分几何
A.1Frenet-Serret等式
A.2曲率和的挠率重要性
A.3运动与坐标系
参考文献
附录BPythagoreanHodograph曲线
参考文献
内容简介:
　　《无人机协同路径规划》一书系统地介绍了无人机二维和三维路径规划方法，主要包括Dubins路径、Clothoid路径以及PH路径方法；研究了无人机威胁和障碍物回避算法、无人机精确跟踪路径的制导方法、以及多架无人机协同路径规划算法等问题。
　　《无人机协同路径规划》研究的无人机任务规划突出了可飞行路径和安全路径的特色。可飞行路径即规划无人机路径必须满足无人机的动力学约束，让无人机能够精确跟踪的路径；安全路径即所规划无人机路径必须满足能够防止碰撞，能够避免各类障碍物。
　　《无人机协同路径规划》适用于无人机领域的科研和工程技术人员参考使用，也可作为无人机部队相关人员参考使用，还可作高等院校飞行器设计、自动控制，计算机科学等专业的教材和参考书。
作者简介:
　　AntoniosTsourdos，于2007年被任命为克兰菲尔德大学（CranfieldUniversity）自主控制系统组的组长。他于1999年在克兰菲尔德大学获得非线性鲁棒飞行控制设计与分析的博士学位，是Stellar竞赛队的成员之一，该竞赛队是2008年英国国防部大挑战（UKMoDGrandChallenge）的获胜队。他是“国际机械工程师协会期刊G分刊——航空航天工程”（ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers，PartG：JournalofAerospaceEngineering）、“国际系统科学”（theInternationalJournalofSystemsScience）、“IEEE仪器与测量”（theIEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement）、“国际智能系统研究进展，，（theInternationalJournalonAdvancesinIntelligentSystems）和“MESA国际杂志，，（theInternationalJournalMathematicsinEngineering，ScienceandAerospace）等期刊的编委。此外，他还是英国ADS自主控制系统决策组和A&DKTN国家技术委员会在自主控制系统领域的成员，是国际自动控制联合会（IFAC）技术委员会在空天控制领域和网络系统领域的委员，是AIAA技术委员会关于制导、控制与导航领域的委员，是IEEE控制系统协会技术委员会在空天控制领域的委员（TCAC），是IEEE技术委员会在空间机器人和无人机领域的成员。
　　
　　祝小平，工学博士，教授，博士生导师，2009年长江学者成就奖获得者，享受国家政府特殊津贴。1986年、1989年、1992年毕业于西北工业大学飞行力学专业，分别获工学学士、工学硕士和工学博士学位。现任西北工业大学教授，无人机研究所总工程师，飞行器设计和导航、制导与控制两个学科博士生导师。主要从事无人机总体设计和制导控制与仿真研究工作。主持和参加无人机方面国家重点型号、国防预研、国家高技术863等项目20多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获国家发明专利8项，荣立国防科技工业装备型号研制个人一等功1次，发表论著107篇，EI收录39篇，先后人选国防科技工业“511人才工程”和国家级“新世纪百千万人才工程”，获“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、国防科技工业百名优秀博士、硕士和“科学中国人（2009）年度人物”等荣誉称号。主编《无人机设计手册》，2007年5月国防工业出版社出版。
目录:
第1章引言
1.1路径规划公式
1.2路径规划的约束条件
1.2.1可飞行的路径：满足运动学特性
1.2.2无人机的惯性运动坐标系
1.2.3在路径规划中产生安全路径
1.3协同路径规划与任务规划
1.4路径规划——综述
1.5路图法
1.5.1可视图法
1.5.2Vbronoi图
1.6概率法
1.7势场法
1.8单元分解法
1.9最优控制
1.10最优化技术
1.11路径规划的轨迹
1.12本书的主要内容
参考文献

第2章二维路径规划
2.1Dubins路径
2.2采用解析几何方法设计Dubins路径
2.2.1Dubins路径：外切线解
2.2.2Dubins路径：内切线解
2.3Dubins路径的存在条件
2.4Dubins路径的长度
2.5采用微分几何方法设计Dubins路径
2.6曲率连续的路径
2.7可飞行的回旋路径产生方法
2.8可飞行的PH路径产生方法（二维）
参考文献

第3章三维路径规划
3.1采用微分几何方法设计三维Dubins路径
3.2三维Dubins路径的长度
3.3三维空间的：PH曲线路径
3.3.1空间PH曲线
3.4可飞行PH路径的设计
3.4.1可飞行路径的设计
参考文献

第4章碰撞回避
4.1障碍物回避研究
4.2避开已知障碍物的算法
4.2.1障碍物与直线相交的检测方法
4.2.2直线段与障碍物相交
4.2.3圆弧段与障碍物相交
4.3回避环境中未知的静止障碍物
4.3.1安全圆算法
4.3.2中间航点算法
4.4算法的应用
4.4.1Dubins路径的修正
4.4.2Clothoid路径的修正
4.4.3PH路径修正
4.4.4三维空间内的障碍回避
参考文献

第5章路径跟随制导
5.1跟随Dubins路径
5.2线性制导算法
5.3非线性动态逆制导
5.4回避动态障碍物制导
5.4.1无人机的方向控制
5.4.2多碰撞解决方法
参考文献

第6章多无人机路径规划
6.1问题描述
6.2同时到达问题
6.3阶段一：产生可飞行路径
6.4阶段二：产生可行路径
6.4.1最小分离距离法
6.4.2不相交路径法
6.4.3偏移曲线法
6.5阶段三：产生等长度路径
6.6产生多条路径算法
6.7多无人机路径规划算法的应用
6.7.1二维Dubins路径
6.7.2二维Clothoid路径
6.8二维：PH路径
6.9三维：Dubins路径
6.10三维PH路径
参考文献
附录A微分几何
A.1Frenet-Serret等式
A.2曲率和的挠率重要性
A.3运动与坐标系
参考文献
附录BPythagoreanHodograph曲线
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