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无人机集群技术——智能组网与协同

“十一五”国家规划教材

作者:
主编:雷磊 宋晓勤 副主编:王成华 蔡圣所 朱晓浪
定价:
48.90 元
版面字数:
460千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2026年
ISBN:
978-7-04-060599-0
物料号:
60599-00
出版时间:
2023-10-27
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电子信息/通信专业课
三级分类:
其他

无人机集群技术是“航空”与“信息”高度交叉融合的前沿技术,对跨专业人才培养的需求非常迫切。目前,无人机集群是各类无人系统中发展速度最快、实际应用最广的一类无人平台,无论是在军事还是民用领域,利用多无人机群智涌现的能力,执行多样化和复杂性任务,已成为无人机集群重要的发展趋势。

全书按照“网络化”和“智能化”两条主线,分别阐述无人机集群间的高效组网和无人机集群智能协同控制。书中的内容紧密围绕产业发展的最新动态,紧扣人才专业技能和综合能力培养的迫切需求,在推动教学教法创新和强化虚拟仿真实践教学等方面实现升维。本书在编写中还注重内容的先进性和实用性,使读者不仅能增强对无人机集群最新技术的理解,还能提升解决实际工程应用问题的能力。

本书为新形态教材,全书一体化设计,将各章节关键知识点的教学视频和每章的习题答案制作成二维码,读者通过扫描即可实现在线学习。

同时配套数字课程资源网站,制作了与主教材配套的电子教案以及每章习题答案,以方便教师授课和学生自学。

本书兼顾了深度和广度,适用于电子信息类专业、航空航天类专业及其他相关专业的本科生,也可以作为研究生教材。本书对于相关工程技术人员也是一本实用的参考书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 绪论
        • 1.1 无人机及无人机集群的背景
          • 1.1.1 无人机的概念及分类
            • 1.1.2 无人机集群的国内外研究现状
            • 1.2 无人机集群的应用领域
              • 1.2.1 无人机集群在军事领域的应用
                • 1.2.2 无人机集群在民用领域的应用
                • 1.3 无人机集群的基本要素
                  • 1.3.1 无人机集群的基本能力
                    • 1.3.2 无人机集群的控制架构
                    • 1.4 无人机集群组网与协同控制关键技术
                      • 1.4.1 无人机集群组网关键技术概述
                        • 1.4.2 无人机集群协同控制关键技术概述
                        • 1.5 本章小结
                          • 第1章习题
                          • 第2章 无人机集群网络体系结构与协同控制架构
                            • 2.1 网络体系结构的分层设计
                              • 2.1.1 网络分层的形成
                                • 2.1.2 分层结构的优势与设计原则
                                • 2.2 网络体系结构的常用术语
                                  • 2.2.1 实体与协议
                                    • 2.2.2 服务与服务访问点
                                      • 2.2.3 数据单元
                                        • 2.2.4 中间设备
                                          • 2.2.5 IP地址与硬件地址
                                          • 2.3 无人机集群网络体系结构
                                            • 2.3.1 无人机集群网络
                                              • 2.3.2 物理层
                                                • 2.3.3 数据链路层
                                                  • 2.3.4 网络层
                                                    • 2.3.5 应用层
                                                    • 2.4 无人机集群协同控制架构
                                                      • 2.4.1 集中式架构
                                                        • 2.4.2 分布式架构
                                                          • 2.4.3 集散式架构
                                                          • 2.5 基于图论的无人机集群协同控制方法
                                                            • 2.5.1 图论的概念
                                                              • 2.5.2 基于图论的多机链路连通性分析
                                                                • 2.5.3 控制关系树的生成和重构
                                                                • 2.6 本章小结
                                                                  • 第2章习题
                                                                  • 第3章 无人机集群通信物理层技术
                                                                    • 3.1 通信系统组成模型
                                                                      • 3.1.1 通信系统的一般模型
                                                                        • 3.1.2 通信系统的分类
                                                                          • 3.1.3 数字通信系统模型
                                                                          • 3.2 通信的基本方式和复用方式
                                                                            • 3.2.1 通信的基本方式
                                                                              • 3.2.2 常用的复用方式
                                                                              • 3.3 信息及其度量
                                                                                • 3.3.1 信息量
                                                                                  • 3.3.2 香农定理
                                                                                  • 3.4 数字调制
                                                                                    • 3.4.1 基本的数字调制方式
                                                                                      • 3.4.2 数字调制方式的性能比较
                                                                                        • 3.4.3 正交相位调制
                                                                                          • 3.4.4 正交幅度调制
                                                                                            • 3.4.5 正交频分复用技术
                                                                                              • 3.4.6 多输入多输出技术
                                                                                              • 3.5 信道编码
                                                                                                • 3.5.1 信道编码的基本概念
                                                                                                  • 3.5.2 卷积码
                                                                                                    • 3.5.3 Turbo码
                                                                                                    • 3.6 无线链路预算
                                                                                                      • 3.6.1 无线链路预算的计算方法
                                                                                                        • 3.6.2 链路预算参数配置举例
                                                                                                        • 3.7 本章小结
                                                                                                          • 第3章习题
                                                                                                          • 第4章 无人机集群信道接入技术
                                                                                                            • 4.1 无人机集群网络MAC协议概述
                                                                                                              • 4.1.1 MAC协议的基本功能
                                                                                                                • 4.1.2 MAC协议设计的关键问题
                                                                                                                  • 4.1.3 MAC协议的主要性能指标
                                                                                                                    • 4.1.4 MAC协议的分类
                                                                                                                    • 4.2 竞争类MAC协议
                                                                                                                      • 4.2.1 多址接入与冲突避免协议
                                                                                                                        • 4.2.2 分布式协调功能协议
                                                                                                                          • 4.2.3 增强型分布式协调功能协议
                                                                                                                          • 4.3 分配类MAC协议
                                                                                                                            • 4.3.1 统一时隙分配协议
                                                                                                                              • 4.3.2 自组织时分多址接人协议
                                                                                                                                • 4.3.3 动态时分多址介质接人控制协议
                                                                                                                                  • 4.3.4 方向角介质接入控制协议
                                                                                                                                  • 4.4 混合类MAC协议
                                                                                                                                    • 4.4.1 混合时分多址接人协议
                                                                                                                                      • 4.4.2 动态自适应传输协议
                                                                                                                                        • 4.4.3 增强自组织时分多址接入协议
                                                                                                                                          • 4.4.4 实时介质接人控制协议
                                                                                                                                          • 4.5 本章小结
                                                                                                                                            • 第4章习题
                                                                                                                                            • 第5章 无人机集群路由技术
                                                                                                                                              • 5.1 路由协议的设计要求
                                                                                                                                                • 5.1.1 路由协议的设计要求与分类
                                                                                                                                                  • 5.1.2 无人机集群路由协议的特点与需求
                                                                                                                                                    • 5.1.3 最短路径算法与分簇技术
                                                                                                                                                    • 5.2 经典的路由协议
                                                                                                                                                      • 5.2.1 基于拓扑信息的路由协议
                                                                                                                                                        • 5.2.2 基于地理信息的路由协议
                                                                                                                                                          • 5.2.3 基于运动模型预测的组播路由协议
                                                                                                                                                            • 5.2.4 基于链路生存时间预测的组播路由协议
                                                                                                                                                              • 5.2.5 机会路由协议
                                                                                                                                                              • 5.3 时延容忍网络路由技术
                                                                                                                                                                • 5.3.1 时延容忍网络起源
                                                                                                                                                                  • 5.3.2 随机性连接
                                                                                                                                                                    • 5.3.3 摆渡节点转发
                                                                                                                                                                    • 5.4 网络拓扑重构技术
                                                                                                                                                                      • 5.4.1 网络拓扑控制
                                                                                                                                                                        • 5.4.2 单节点拓扑重构
                                                                                                                                                                          • 5.4.3 多节点拓扑重构
                                                                                                                                                                            • 5.4.4 多节点协作无人机自组织网络分簇拓扑重构策略
                                                                                                                                                                              • 5.4.5 基于分区连通性恢复的并发移动控制算法
                                                                                                                                                                              • 5.5 本章小结
                                                                                                                                                                                • 第5章习题
                                                                                                                                                                                • 第6章 无人机集群航迹规划
                                                                                                                                                                                  • 6.1 集群航迹规划概述
                                                                                                                                                                                    • 6.1.1 航迹规划的约束条件
                                                                                                                                                                                      • 6.1.2 航迹规划关键技术
                                                                                                                                                                                        • 6.1.3 航迹规划算法的分类
                                                                                                                                                                                        • 6.2 无人机集群编队设计与控制方法
                                                                                                                                                                                          • 6.2.1 无人机坐标系定义与变换
                                                                                                                                                                                            • 6.2.2 无人机编队队形的保持与变换
                                                                                                                                                                                              • 6.2.3 无人机编队控制方式
                                                                                                                                                                                              • 6.3 基于虚拟势场法的协同避障算法
                                                                                                                                                                                                • 6.3.1 虚拟势场法
                                                                                                                                                                                                  • 6.3.2 基于虚拟势场法无人机集群协同避障
                                                                                                                                                                                                    • 6.3.3 虚拟势场法的避障性能
                                                                                                                                                                                                    • 6.4 基于Dubins路径的航迹规划算法
                                                                                                                                                                                                      • 6.4.1 Dubins路径
                                                                                                                                                                                                        • 6.4.2 路径扩展点的选择
                                                                                                                                                                                                          • 6.4.3 路径扩展点的代价计算与选取
                                                                                                                                                                                                            • 6.4.4 MFDA算法路径规划流程
                                                                                                                                                                                                            • 6.5 无人机集群威胁区域躲避协同控制算法
                                                                                                                                                                                                              • 6.5.1 单集群编队避障控制
                                                                                                                                                                                                                • 6.5.2 多集群编队避障控制
                                                                                                                                                                                                                • 6.6 基于深度强化学习的协同航迹规划
                                                                                                                                                                                                                  • 6.6.1 系统模型
                                                                                                                                                                                                                    • 6.6.2 马尔可夫决策过程
                                                                                                                                                                                                                      • 6.6.3 状态和动作空间设计
                                                                                                                                                                                                                        • 6.6.4 奖励函数设计
                                                                                                                                                                                                                          • 6.6.5 BCDDPG
                                                                                                                                                                                                                          • 6.7 本章小结
                                                                                                                                                                                                                            • 第6章习题
                                                                                                                                                                                                                            • 第7章 无人机集群协同搜索
                                                                                                                                                                                                                              • 7.1 无人机集群协同搜索任务
                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.1 协同搜索的分类
                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.2 协同搜索的效能
                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2 无人机集群协同搜索任务描述
                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.1 环境搜索图模型
                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.2 传感器探测模型
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2.3 状态空间模型
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3 无人机集群协同搜索控制架构
                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3.1 集中式搜索控制架构
                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.2 分布式搜索控制架构
                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.3 集散式搜索控制架构
                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4 无人机集群协同搜索算法
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.1 基于粒子群算法的协同搜索
                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.2 基于并行蚁群算法的协同搜索
                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.4.3 基于麻省算法的协同目标搜索
                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.4.4 基于深度强化学习的协同目标搜索
                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.5 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                        • 第7章习题
                                                                                                                                                                                                                                                        • 第8章 无人机集群任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1 无人机集群任务
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.1 无人机集群任务类型
                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.1.2 无人机集群任务分配问题
                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.1.3 无人机集群任务过程
                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2 无人机集群任务分配问题的求解
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.1 无人机集群任务分配模型
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.2 无人机集群控制结构
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3 集中式无人机集群动态任务分配算法
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.1 基于协同粒子群算法的任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.2 基于遗传算法的最优化选择任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.3 无人机集群任务动态再分配
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.4 分布式无人机集群动态任务分配算法
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4.1 基于合同网协议的动态任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.2 基于拍卖算法的实时任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.4.3 基于深度强化学习的协同任务分配
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.5 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第8章习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                  课程网址: null

                                                                                                                                                                                                                                                                                  相关图书