無人飛行器系統的感知與規避——研究與套用

基本信息

書名無人飛行器系統的感知與規避——研究與套用

書號978-7-118-09849-5

作者齊曉慧、田慶民、甄紅濤等

出版時間2014年11月

譯者

版次1版1次

開本16

裝幀平裝

出版基金

頁數396

字數377

中圖分類V47

叢書名

定價125.00

目錄

第一部分quad 導論

第 1 章引言2

1.1無人空中飛行器與無人飛行器系統比較2

1.2無人空中交通工具的發展歷史4

1.3UAV 分類8

1.4UAV 套用13

1.5UAV 市場綜述16

1.6UAS 未來挑戰20

1.7UAS 故障容錯26

參考文獻31

第 2 章性能折中和標準發展35

2.1感知與規避範圍35

2.2系統構成36

2.3感知與規避服務和子功能38

2.4感測器能力39

2.4.1空中感知40

2.4.2陸基感知41

2.4.3感測器參數41

2.5跟蹤和軌跡預測42

2.6威脅公布和解決決策43

2.6.1碰撞規避44

2.6.2自隔離46

2.6.3人工決策與算法比較46

2.7感知與規避最後期限47

2.8安全評估48

2.9建模與仿真50

2.10人為因素51

2.11標準進程52

2.11.1描述53

2.11.2操作和功能要求53

2.11.3結構53

2.11.4安全性, 性能和互操作性評估54

2.11.5性能要求55

2.11.6確認55

2.12結論56

參考文獻56

第 3 章民用無人飛行器系統分散式結構中感知與規避能力的集成57

3.1引言57

3.2系統概述59

3.2.1分散式系統結構60

3.3USAL 概念和結構61

3.4飛行和任務服務63

3.4.1空中部分63

3.4.2地面部分68

3.5USAL 結構中的感知種類71

3.5.1起飛前操作規程: 飛行調度72

3.5.2機場操作的 USAL 感知與規避74

3.5.3UAS 任務期內的感知種類77

3.6結論84

致謝85

參考文獻85

第二部分quad 管理問題和人為因素

第 4 章規程和要求90

4.1背景信息91

4.1.1飛行規程93

4.1.2空域類別94

4.1.3UAS 類型和任務96

4.1.4安全等級97

4.2現有規程和標準100

4.2.1UAS 當前的認證機制101

4.2.2標準化團體和安全機構104

4.3感知與規避要求105

4.3.1一般感知要求105

4.3.2一般規避要求108

4.3.3根據空域類別的可能的感知與規避要求110

4.3.4根據飛行高度和能見度條件的可能的感知與規避hspace*1.1cm要求111

4.3.5根據通信中繼類型的可能的感知與規避要求113

4.3.6根據 UAS 自動化水平的可能的感知與規避要求114

4.4人為因素和環境感知考慮115

4.5結論116

致謝118

參考文獻118

第 5 章無人機中的人為因素123

5.1引言123

5.2UAV 的遙控126

5.3多個無人飛行器的控制128

5.4任務轉換128

5.5與無人飛行器多種方式的互動作用132

5.6自適應自動操作133

5.7自動操作和多重任務處理135

5.8個體差異137

5.8.1注意力控制和自動操作137

5.8.2空間能力140

5.8.3方向感知141

5.8.4視頻遊戲經驗142

5.9結論143

參考文獻144

第三部分quad 感知與規避方法

第 6 章感知與規避的概念: 基於飛行器的感知與規避系統 (飛行器到飛行器)154

6.1引言154

6.2衝突探測和解決原理154

6.2.1感知155

6.2.2軌跡預測156

6.2.3衝突探測157

6.2.4衝突解決158

6.2.5躲避機動159

6.3衝突探測和解決方法的分類159

6.3.1分類法159

6.3.2基於規則的方法161

6.3.3博弈論方法162

6.3.4場方法163

6.3.5幾何方法164

6.3.6數值最佳化方法166

6.3.7組合方法168

6.3.8多智慧型體方法171

6.3.9其他方法174

致謝177

參考文獻177

第 7 章利用微分幾何概念的無人機系統衝突探測與解決190

7.1引言190

7.2微分幾何運動學192

7.3衝突探測193

7.3.1碰撞運動學193

7.3.2碰撞探測195

7.4衝突解決: 方法 I198

7.4.1碰撞運動學198

7.4.2解決指導201

7.4.3分析和擴展203

7.5衝突解決: 方法 Ⅱ207

7.5.1解決運動學和分析207

7.5.2解決指導209

7.6CD&R 仿真210

7.6.1仿真結果: 方法 I211

7.6.2仿真結果: 方法Ⅱ214

7.7結論218

參考文獻219

第 8 章利用公共信息網路感知與規避的飛行器隔離管理221

8.1引言221

8.2CIN 感知與規避要求224

8.3CIN 的自動隔離管理228

8.3.1自動飛行器隔離原理228

8.3.2基於格線的隔離自動化230

8.3.3基於遺傳的隔離自動化231

8.3.4基於新興系統的隔離自動化232

8.4智慧型天空實現233

8.4.1智慧型天空背景233

8.4.2飛行測試設備234

8.4.3通信系統結構235

8.4.4訊息傳輸系統237

8.4.5自動隔離實現240

8.4.6智慧型天空實施概要240

8.5基於 CIN 的感知與規避示例 ------ 飛行測試結果241

8.6總結和未來發展246

致謝248

參考文獻248

第四部分quad 感知與規避套用

第 9 章bf AgentFly---用於多重 bf UAV 仿真、設計和碰撞規避的可升級的高保真框架體系252

9.1基於智慧型體的結構253

9.1.1UAV 智慧型體254

9.1.2環境仿真智慧型體254

9.1.3矢量圖繪製軟體智慧型體255

9.2飛行器控制概念255

9.3飛行軌跡規劃器258

9.4碰撞規避263

9.4.1多層碰撞規避結構264

9.4.2合作式碰撞規避266

9.4.3非合作式碰撞規避270

9.5團隊協調271

9.6可升級的仿真275

9.7在固定翼 UAV 的套用280

致謝282

參考文獻283

第 10 章利用機載計算機視覺的發現與規避286

10.1引言286

10.1.1背景286

10.1.2感知與規避問題概述286

10.2技術發展現狀287

10.3電光視覺空中碰撞探測289

10.3.1圖像捕獲290

10.3.2攝像機模型290

10.4圖像穩定性291

10.4.1圖像抖動291

10.4.2抖動補償技術291

10.5探測與跟蹤294

10.5.1兩階段探測方法294

10.5.2目標跟蹤300

10.6目標動力學和規避控制301

10.6.1目標方位估計301

10.6.2基於方位的規避控制302

10.7硬體技術和平台集成303

10.7.1目標/侵入者平台304

10.7.2攝像機平台305

10.7.3感測器吊艙310

10.7.4實時圖像處理311

10.8飛行測試312

10.8.1測試階段結果313

10.9未來工作313

10.10總結314

致謝314

參考文獻315

第 11 章低成本移動雷達系統在小型 感知與規避中的套用320

11.1引言320

11.2UAS 操作環境321

11.2.1為什麼使用 UAS?321

11.2.2空域和無線電傳輸322

11.2.3發現與規避322

11.2.4空中碰撞323

11.2.5總結324

11.3感知與規避和碰撞規避325

11.3.1規避碰撞的分層方法325

11.3.2感知與規避技術326

11.3.3UA 操作空間329

11.3.4環境感知330

11.3.5總結330

11.4案例研究: 智慧型天空工程331

11.4.1引言331

11.4.2智慧型天空結構331

11.4.3移動飛行器跟蹤系統332

11.4.4空中系統實驗室336

11.4.5``火烈鳥'' UAS337

11.4.6自動動態空域控制器338

11.4.7總結338

11.5案例研究: 飛行測試結果338

11.5.1雷達特性實驗339

11.5.2感知與規避實驗346

11.5.3自動感知與規避351

11.5.4動態感知與規避實驗353

11.5.5跟蹤多種飛行器353

11.5.6氣象監視358

11.5.7未來360

11.6結論360

致謝361

參考文獻361

後記367

"