全書(shū)共分為11章，系統(tǒng)深入地介紹了空中自主系統(tǒng)室內(nèi)導(dǎo)航策略，包括發(fā)展現(xiàn)狀及建模方法，面向控制的傳感器信號(hào)改進(jìn)，導(dǎo)航方案與控制策略等三大部分。其中發(fā)展現(xiàn)狀部分分別對(duì)姿態(tài)估計(jì)、控制器、數(shù)據(jù)融合、控制與導(dǎo)航、避障以及遙操作等各個(gè)方面進(jìn)行了梳理性綜述，建模方法則介紹了三種典型的數(shù)學(xué)建模方法；面向控制的傳感器信號(hào)改進(jìn)部分介紹了方位估計(jì)中的傳感器數(shù)據(jù)融合、無(wú)人機(jī)定位中的數(shù)據(jù)融合等；導(dǎo)航方案與控制策略部分介紹了非線性控制算法、軌跡生成、規(guī)劃與跟蹤、路障規(guī)避等。
近年來(lái)，人們不斷地探索和挖掘無(wú)人機(jī)在室內(nèi)場(chǎng)景下的應(yīng)用潛力，如室內(nèi)無(wú)人機(jī)安防巡邏、搜索救援、編隊(duì)等。為加速促進(jìn)無(wú)人機(jī)在室內(nèi)應(yīng)用的落地，信息融合、自主控制及室內(nèi)導(dǎo)航等相關(guān)技術(shù)不斷地發(fā)展和實(shí)踐，其中，室內(nèi)導(dǎo)航作為室內(nèi)飛行的核心技術(shù)，其地位作用日益凸顯。無(wú)人機(jī)在室內(nèi)自主執(zhí)行任務(wù)時(shí)，由于環(huán)境的相對(duì)封閉、空間有限、未知因素多等諸多特殊性，以及無(wú)人機(jī)平臺(tái)自身的穩(wěn)定性要求，這使得實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航相比室外導(dǎo)航更具有挑戰(zhàn)性。
本書(shū)既有對(duì)當(dāng)前諸多無(wú)人機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航相關(guān)知識(shí)的梳理介紹，使讀者對(duì)無(wú)人機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航問(wèn)題有一個(gè)全局的概略性的認(rèn)識(shí)，又提出了具體的技術(shù)解決方案并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，包括數(shù)學(xué)仿真、半實(shí)物測(cè)試以及實(shí)飛測(cè)試等。本書(shū)從工程實(shí)現(xiàn)的角度涵蓋了室內(nèi)飛行無(wú)人機(jī)所涉及的信號(hào)層、控制層、應(yīng)用層等全流程、全要素，對(duì)工程實(shí)踐具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義；將導(dǎo)航與控制進(jìn)行了深度地融合性考慮，提出一些創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)方法，這對(duì)開(kāi)拓?zé)o人機(jī)研發(fā)者思路具有一定的借鑒意義；同時(shí)還給出了無(wú)人機(jī)室內(nèi)飛行在導(dǎo)航、控制、路徑規(guī)劃等各個(gè)方面的仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果，這對(duì)工程實(shí)踐具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。
本書(shū)能夠直接有效地幫助讀者搭建一個(gè)室內(nèi)無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)，而不需要讀者過(guò)多地去關(guān)注其他各種無(wú)關(guān)的導(dǎo)航控制技術(shù)。另外，本書(shū)并不是對(duì)各種室內(nèi)定位技術(shù)和飛行控制技術(shù)一種泛化的介紹，而是緊扣典型適用于室內(nèi)自主飛行的導(dǎo)航定位策略進(jìn)行深入的闡述，給讀者提供直接且有效的操作指南。本書(shū)適合軍事和民用相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者、工程技術(shù)人員，以及無(wú)人機(jī)業(yè)余愛(ài)好者閱讀和學(xué)習(xí)。
本書(shū)第1～3章，第10～11章由王雷鋼翻譯，第4～5章由周繼航翻譯，第6～9章由何奎翻譯，王雷鋼負(fù)責(zé)全書(shū)統(tǒng)稿。
由于譯者水平有限，書(shū)中難免存在不足或疏漏，懇請(qǐng)專(zhuān)家、學(xué)者和廣大讀者批評(píng)指正。
Pedro Castillo Garcia于1997年獲得扎卡特佩克技術(shù)研究所（墨西哥，莫雷洛斯）機(jī)電工程學(xué)士學(xué)位，2000年在墨西哥埃斯圖迪亞研究中心獲得電氣工程理學(xué)碩士學(xué)位，2004年在法國(guó)貢比涅技術(shù)大學(xué)獲得自動(dòng)控制博士學(xué)位。他曾先后在澳大利亞悉尼大學(xué)（2004）、美國(guó)麻省理工學(xué)院（2005）、西班牙巴侖西亞理工大學(xué)（2005）進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問(wèn)。2005年，他獲得了法國(guó)EEA俱樂(lè)部頒發(fā)的自動(dòng)控制****博士論文獎(jiǎng)。Pedro Castillo Garcla于2014年1月從法國(guó)貢比涅技術(shù)大學(xué)獲得HDR學(xué)位。2012年12月至2014年1 1月，他曾在墨西哥LAFMIA UMI CNRS 3175 CINVESTAV-IPN擔(dān)任訪問(wèn)學(xué)者。目前，他是法國(guó)國(guó)家研究基金會(huì)（CNRS）的研究員，在法國(guó)貢比涅技術(shù)大學(xué)的Heudiasyc實(shí)驗(yàn)室工作。Pedro Castillo Garcia與其他人合作在斯普林格出版社出版專(zhuān)著一部，并與他人合著了20多篇論文。Pedro Castillo Garcia的研究領(lǐng)域主要涉及實(shí)時(shí)控制及應(yīng)用、非線性動(dòng)力學(xué)與控制、無(wú)人機(jī)、視覺(jué)和欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)。
Laura Elena Munoz Hernandez出生于墨西哥的伊達(dá)爾戈，她于2005年獲得了伊達(dá)爾戈州自治大學(xué)電子和電信工程學(xué)士學(xué)位，2007年獲得了自動(dòng)化與控制碩士學(xué)位。2012年，在法國(guó)貢比涅技術(shù)大學(xué)獲得了自動(dòng)控制博士學(xué)位。在博士研究期間，曾于201 2年在西班牙巴倫西亞理工大學(xué)進(jìn)行科研實(shí)習(xí)。目前，她在法國(guó)一家初創(chuàng)公司擔(dān)任研發(fā)工程師。她的研究領(lǐng)域主要包括實(shí)時(shí)控制及應(yīng)用、嵌入式控制系統(tǒng)、非線性魯棒控制、最優(yōu)控制以及自動(dòng)駕駛車(chē)輛的視覺(jué)和控制。
Pedro GarcTa Gil出生于西班牙的巴倫西亞，2007年在西班牙巴倫西亞理工大學(xué)獲得了控制系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算的博士學(xué)位，目前是巴倫西亞理工大學(xué)自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)的助理教授。作為訪問(wèn)研究員，他曾先后于2006年在瑞典隆德大學(xué)的Lund技術(shù)研究所，2007年在法國(guó)貢比涅技術(shù)大學(xué)，2010在巴西弗洛里安諾波利斯大學(xué)，2014年在英國(guó)謝菲爾德大學(xué)，2016在中國(guó)杭州大學(xué)做訪問(wèn)學(xué)者。Prdro Garcia Gil與他人合著論文20多篇，他的研究領(lǐng)域主要涉及時(shí)滯系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛車(chē)輛控制等。
第一篇 研究背景
第1章 緒論
1．1 無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)模型
1．2 基于慣性傳感器的姿態(tài)估計(jì)
1．3 時(shí)滯系統(tǒng)與預(yù)測(cè)器
1．4 無(wú)人機(jī)定位中的數(shù)據(jù)融合
1．5 控制與導(dǎo)航算法
1．6 航跡產(chǎn)生與跟蹤
1．7 避障
1．8 遙操作
參考文獻(xiàn)
第2章 建模方法
2．1 轉(zhuǎn)子中的力與力矩
2．2 歐拉-拉格朗日法
2．3 牛頓-歐拉法
2．4 四元數(shù)法
2．4．1 四元數(shù)建模
2．4．2 對(duì)偶四元數(shù)模型
2．5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第二篇 面向控制的傳感器信號(hào)改進(jìn)
第3章 基于慣性傳感器數(shù)據(jù)融合的方向估計(jì)
3．1 姿態(tài)表示
3．2 傳感器特性
3．3 姿態(tài)估計(jì)算法
3．3．1 基于DCM1
3．3．2 基于DCM2
3．3．3 基于DCM3
3．3．4 歐拉EKF
3．3．5 四元數(shù)
3．3．6 基于Quanser平臺(tái)的實(shí)時(shí)性比較與分析
3．4 高效卡爾曼濾波器
3．4．1 簡(jiǎn)化算法
3．4．2 數(shù)值驗(yàn)證
3．4．3 飛行實(shí)驗(yàn)
3．5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 延遲信號(hào)和預(yù)測(cè)器
4．1 基于測(cè)量延遲補(bǔ)償?shù)挠^察預(yù)測(cè)算法
4．1．1 有限譜分配
4．1．2 h步提前預(yù)測(cè)器
4．1．3 仿真
4．1．4 實(shí)驗(yàn)
4．1．5 飛行實(shí)驗(yàn)
4．2 狀態(tài)預(yù)測(cè)控制方案
4．2．1 無(wú)人機(jī)飛行驗(yàn)證
4．2．2 仿真結(jié)果
4．2．3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4．3 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 無(wú)人機(jī)定位的數(shù)據(jù)融合
5．1 傳感器數(shù)據(jù)融合
5．1．1 慣性測(cè)量單元
5．1．2 超聲波測(cè)距儀
5．1．3 光流
5．1．4 擴(kuò)展卡爾曼濾波器
5．1．5 四旋翼無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)化非線性模型
……
第三篇 導(dǎo)航方案及控制策略
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