无人驾驶旋翼飞行器系统
本专著旨在探索全功能小型无人旋翼飞行器的研究与开发，这类无人系统一般由一架装配必备机载配件的小型旋翼飞行器和一台地面站组成，是通讯、计算和控制领域先进技术的综合体，也是测试与实现现代控制技术极好的实验平台，然而，其开发过程也是极具有挑战性。小型旋翼飞行器，如航模直升机，其飞行动力学特性与同类大型飞行器相似，但却拥有其自身独有的特性，如装配稳定杆、旋翼刚性大和内嵌偏航角速率反馈控制等，除此之外，有限的载荷量也增加了从小型旋翼飞行器升级成全功能无人飞行器的难度。根据其各种特性与限制，我们需要精心设计一套重量轻且有效的机载系统，配备相应的机载与地面站软件，以满足系统辨识和自动飞行的需求，本书将详细讨论这些问题。本专著还突出强调了基于视觉的地面目标跟踪、协同控制和多机编队飞行等技术的研究。
本书面向的读者包括旋翼飞行器工业领域的工程师和无人航空器系统开发相关领域的研究人员，需要的背景知识包括空气动力学、控制工程、电气工程和机械工程领域的一些大学高年级或研究生一年级水平的课程。
目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微小型旋翼飞行器简史
1.3 基本部件
1.4 软件系统设计与集成
1.5 飞行动力学建模
1.6 飞行控制系统
1.7 应用举例
1.8 各章总览
第二章 坐标系统与变换
2.1 引言
2.2 坐标系统
2.3 坐标转换
第三章 平台设计与构建
3.1 引言
3.2 虚拟设计环境的选择
3.3 部件的选择
3.4 航电系统设计与集成
3.5 性能评估
第四章 软件系统设计与集成
4.1 引言
4.2 机载软件系统
4.3 地面站软件系统
4.4 软件系统评估
第五章 测量信号增强
5.1 引言
5.2 扩展卡尔曼滤波器
5.3 GPS辅助航姿参考系统动态模型
5.4 扩展卡尔曼滤波器设计
5.5 性能评估
第六章 飞行动力学建模
6.1 引言
6.2 模型结构
6.3 参数确定
6.4 模型验证
6.5 飞行包线确认
第七章 内环飞行控制
7.1 引言
7.2 H∞控制技术
7.3 内环控制系统设计
7.4 性能评估
第八章 外环飞行控制
8.1 引言
8.2 鲁棒与完全跟踪控制
8.3 外环控制系统设计
8.4 性能评估
第九章 飞行仿真与实验
9.1 引言
9.2 飞行规划
9.3 硬件在回路仿真设置
9.4 仿真与飞行实验结果
第十章 多无人机编队飞行
10.1 引言
10.2 长机-僚机编队
10.3 碰撞回避
10.4 飞行实验结果
第十一章 基于视觉的目标跟踪
11.1 引言
11.2 视觉跟踪中的坐标系统
11.3 摄像机标定
11.4 基于视觉的地面目标跟踪
11.5 实验结果
参考文献