《無人機協同路徑規劃》系統地介紹了無人機二維和三維路徑規劃方法，主要包括Dubins路徑、Clothoid路徑以及PH路徑方法；研究了無人機威脅和障礙物迴避算法、無人機精確跟蹤路徑的制導方法、以及多架無人機協同路徑規划算法等問題。《無人機協同路徑規劃》研究的無人機任務規劃突出了可飛行路徑和安全路徑的特色。可飛行路徑即規劃無人機路徑必須滿足無人機的動力學約束，讓無人機能夠精確跟蹤的路徑；安全路徑即所規劃無人機路徑必須滿足能夠防止碰撞，能夠避免各類障礙物。
基本介紹
- 書名：無人機協同路徑規劃
- 作者：楚拉多斯 (Antonios Tsourdos) 懷特 (Brian White)
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《無人機協同路徑規劃》適用於無人機領域的科研和工程技術人員參考使用，也可作為無人機部隊相關人員參考使用，還可作高等院校飛行器設計、自動控制，計算機科學等專業的教材和參考書。
作者簡介
作者：（英國）楚拉多斯（Antonios Tsourdos） （英國）懷特（Brian White）（英國）尚穆加韋爾（Madhavan Shanmugavel） 譯者：祝小平 周洲 王懌
Antonios Tsourdos於2007年被任命為克蘭菲爾德大學（Cranfield University）自主控制系統組的組長。他於1999年在克蘭菲爾德大學獲得非線性魯棒飛行控制設計與分析的博士學位，是Stellar競賽隊的成員之一，該競賽隊是2008年英國國防部大挑戰（UK MoD Grand Challenge）的獲勝隊。他是“國際機械工程師協會期刊G分刊——航空航天工程”（Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part G：Journal of Aerospace Engineering）、“國際系統科學”（the International Journal of Systems Science）、“IEEE儀器與測量”（the IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement）、“國際智慧型系統研究進展，，（the International Journal on Advances in Intelligent Systems）和“MESA國際雜誌，，（the International Journal Mathematics in Engineering，Science and Aerospace）等期刊的編委。此外，他還是英國ADS自主控制系統決策組和A&D KTN國家技術委員會在自主控制系統領域的成員，是國際自動控制聯合會（IFAC）技術委員會在空天控制領域和網路系統領域的委員，是AIAA技術委員會關於制導、控制與導航領域的委員，是IEEE控制系統協會技術委員會在空天控制領域的委員（TCAC），是技術委員會在空間機器人和無人機領域的成員。
祝小平，工學博士，教授，博士生導師，2009年長江學者成就獎獲得者，享受國家政府特殊津貼。1986年、1989年、1992年畢業於西北工業大學飛行力學專業，分別獲工學學士、工學碩士和工學博士學位。現任西北工業大學教授，無人機研究所總工程師，飛行器設計和導航、制導與控制兩個學科博士生導師。主要從事無人機總體設計和制導控制與仿真研究工作。主持和參加無人機方面國家重點型號、國防預研、國家高技術863等項目20多項，獲國家和部級科學技術獎9項，其中國家科技進步一等獎1項，國防科技進步一等獎4項，獲國家發明專利8項，榮立國防科技工業裝備型號研製個人一等功1次，發表論著107篇，EI收錄39篇，先後人選國防科技工業“511人才工程”和國家級“新世紀百千萬人才工程”，獲“國防科技工業有突出貢獻的中青年專家”、國防科技工業百名優秀博士、碩士和“科學中國人（2009）年度人物”等榮譽稱號。主編《無人機設計手冊》，2007年5月國防工業出版社出版。
Antonios Tsourdos於2007年被任命為克蘭菲爾德大學（Cranfield University）自主控制系統組的組長。他於1999年在克蘭菲爾德大學獲得非線性魯棒飛行控制設計與分析的博士學位，是Stellar競賽隊的成員之一，該競賽隊是2008年英國國防部大挑戰（UK MoD Grand Challenge）的獲勝隊。他是“國際機械工程師協會期刊G分刊——航空航天工程”（Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part G：Journal of Aerospace Engineering）、“國際系統科學”（the International Journal of Systems Science）、“IEEE儀器與測量”（the IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement）、“國際智慧型系統研究進展，，（the International Journal on Advances in Intelligent Systems）和“MESA國際雜誌，，（the International Journal Mathematics in Engineering，Science and Aerospace）等期刊的編委。此外，他還是英國ADS自主控制系統決策組和A&D KTN國家技術委員會在自主控制系統領域的成員，是國際自動控制聯合會（IFAC）技術委員會在空天控制領域和網路系統領域的委員，是AIAA技術委員會關於制導、控制與導航領域的委員，是IEEE控制系統協會技術委員會在空天控制領域的委員（TCAC），是技術委員會在空間機器人和無人機領域的成員。
祝小平，工學博士，教授，博士生導師，2009年長江學者成就獎獲得者，享受國家政府特殊津貼。1986年、1989年、1992年畢業於西北工業大學飛行力學專業，分別獲工學學士、工學碩士和工學博士學位。現任西北工業大學教授，無人機研究所總工程師，飛行器設計和導航、制導與控制兩個學科博士生導師。主要從事無人機總體設計和制導控制與仿真研究工作。主持和參加無人機方面國家重點型號、國防預研、國家高技術863等項目20多項，獲國家和部級科學技術獎9項，其中國家科技進步一等獎1項，國防科技進步一等獎4項，獲國家發明專利8項，榮立國防科技工業裝備型號研製個人一等功1次，發表論著107篇，EI收錄39篇，先後人選國防科技工業“511人才工程”和國家級“新世紀百千萬人才工程”，獲“國防科技工業有突出貢獻的中青年專家”、國防科技工業百名優秀博士、碩士和“科學中國人（2009）年度人物”等榮譽稱號。主編《無人機設計手冊》，2007年5月國防工業出版社出版。
圖書目錄
第1章引言
1.1路徑規劃公式
1.2路徑規劃的約束條件
1.2.1可飛行的路徑：滿足運動學特性
1.2.2無人機的慣性運動坐標系
1.2.3在路徑規劃中產生安全路徑
1.3協同路徑規劃與任務規劃
1.4路徑規劃——綜述
1.5路圖法
1.5.1可視圖法
1.5.2Vbronoi圖
1.6機率法
1.7勢場法
1.8單元分解法
1.9最優控制
1.10最最佳化技術
1.11路徑規劃的軌跡
1.12本書的主要內容
參考文獻
第2章二維路徑規劃
2.1Dubins路徑
2.2採用解析幾何方法設計Dubins路徑
2.2.1Dubins路徑：外切線解
2.2.2Dubins路徑：內切線解
2.3Dubins路徑的存在條件
2.4Dubins路徑的長度
2.5採用微分幾何方法設計Dubins路徑
2.6曲率連續的路徑
2.7可飛行的迴旋路徑產生方法
2.8可飛行的PH路徑產生方法（二維）
參考文獻
第3章三維路徑規劃
3.1採用微分幾何方法設計三維Dubins路徑
3.2三維Dubins路徑的長度
3.3三維空間的：PH曲線路徑
3.3.1空間PH曲線
3.4可飛行PH路徑的設計
3.4.1可飛行路徑的設計
參考文獻
第4章碰撞迴避
4.1障礙物迴避研究
4.2避開已知障礙物的算法
4.2.1障礙物與直線相交的檢測方法
4.2.2直線段與障礙物相交
4.2.3圓弧段與障礙物相交
4.3迴避環境中未知的靜止障礙物
4.3.1安全圓算法
4.3.2中間航點算法
4.4算法的套用
4.4.1Dubins路徑的修正
4.4.2Clothoid路徑的修正
4.4.3PH路徑修正
4.4.4三維空間內的障礙迴避
參考文獻
第5章路徑跟隨制導
5.1跟隨Dubins路徑
5.2線性制導算法
5.3非線性動態逆制導
5.4迴避動態障礙物制導
5.4.1無人機的方向控制
5.4.2多碰撞解決方法
參考文獻
第6章多無人機路徑規劃
6.1問題描述
6.2同時到達問題
6.3階段一：產生可飛行路徑
6.4階段二：產生可行路徑
6.4.1最小分離距離法
6.4.2不相交路徑法
6.4.3偏移曲線法
6.5階段三：產生等長度路徑
6.6產生多條路徑算法
6.7多無人機路徑規划算法的套用
6.7.1二維Dubins路徑
6.7.2二維Clothoid路徑
6.8二維：PH路徑
6.9三維：Dubins路徑
6.10三維PH路徑
參考文獻
附錄A微分幾何
A.1Frenet—Serret等式
A.2曲率和的撓率重要性
A.3運動與坐標系
參考文獻
附錄BPythagoreanHodograph曲線
B.1PythagoreanHodograph曲線
參考文獻
1.1路徑規劃公式
1.2路徑規劃的約束條件
1.2.1可飛行的路徑：滿足運動學特性
1.2.2無人機的慣性運動坐標系
1.2.3在路徑規劃中產生安全路徑
1.3協同路徑規劃與任務規劃
1.4路徑規劃——綜述
1.5路圖法
1.5.1可視圖法
1.5.2Vbronoi圖
1.6機率法
1.7勢場法
1.8單元分解法
1.9最優控制
1.10最最佳化技術
1.11路徑規劃的軌跡
1.12本書的主要內容
參考文獻
第2章二維路徑規劃
2.1Dubins路徑
2.2採用解析幾何方法設計Dubins路徑
2.2.1Dubins路徑：外切線解
2.2.2Dubins路徑：內切線解
2.3Dubins路徑的存在條件
2.4Dubins路徑的長度
2.5採用微分幾何方法設計Dubins路徑
2.6曲率連續的路徑
2.7可飛行的迴旋路徑產生方法
2.8可飛行的PH路徑產生方法（二維）
參考文獻
第3章三維路徑規劃
3.1採用微分幾何方法設計三維Dubins路徑
3.2三維Dubins路徑的長度
3.3三維空間的：PH曲線路徑
3.3.1空間PH曲線
3.4可飛行PH路徑的設計
3.4.1可飛行路徑的設計
參考文獻
第4章碰撞迴避
4.1障礙物迴避研究
4.2避開已知障礙物的算法
4.2.1障礙物與直線相交的檢測方法
4.2.2直線段與障礙物相交
4.2.3圓弧段與障礙物相交
4.3迴避環境中未知的靜止障礙物
4.3.1安全圓算法
4.3.2中間航點算法
4.4算法的套用
4.4.1Dubins路徑的修正
4.4.2Clothoid路徑的修正
4.4.3PH路徑修正
4.4.4三維空間內的障礙迴避
參考文獻
第5章路徑跟隨制導
5.1跟隨Dubins路徑
5.2線性制導算法
5.3非線性動態逆制導
5.4迴避動態障礙物制導
5.4.1無人機的方向控制
5.4.2多碰撞解決方法
參考文獻
第6章多無人機路徑規劃
6.1問題描述
6.2同時到達問題
6.3階段一：產生可飛行路徑
6.4階段二：產生可行路徑
6.4.1最小分離距離法
6.4.2不相交路徑法
6.4.3偏移曲線法
6.5階段三：產生等長度路徑
6.6產生多條路徑算法
6.7多無人機路徑規划算法的套用
6.7.1二維Dubins路徑
6.7.2二維Clothoid路徑
6.8二維：PH路徑
6.9三維：Dubins路徑
6.10三維PH路徑
參考文獻
附錄A微分幾何
A.1Frenet—Serret等式
A.2曲率和的撓率重要性
A.3運動與坐標系
參考文獻
附錄BPythagoreanHodograph曲線
B.1PythagoreanHodograph曲線
參考文獻
