無人機協同決策與控制：面臨的挑戰與實踐應用（簡體書）

未來的無人機系統將具有高度的自治性和集群協作能力，這為研究新的無人機操控模式提供了契機。在此背景下，研究新的無人機協同決策與控制方法便成為了業內人士極大關注的熱點。
希瑪等編著的《無人機協同決策與控制——面臨的挑戰與實踐應用（精）》介紹和分析了近年來提出的多種求解算法，並將其作為進一步研究的基礎。為了深入研究這些算法的性能並探索新的協同決策與控制策略，本書介紹了多無人機測試平臺——MultiUAV2。
《無人機協同決策與控制——面臨的挑戰與實踐應用（精）》提供了美國空軍無人機系統協同決策與控制問題及其解決方法的權威參考。書中對實際問題加以抽象，從而使得解決方法可以應用於更廣闊的領域。本書面向無人機系統的從業人員、研究人員以及學生。

《國防科技著作精品譯叢?無人機系列?無人機協同決策與控制:面臨的挑戰與實踐應用》提供了一種美國空軍關于無人機協同決策與控制問題及可能解決方案的權威參考。《國防科技著作精品譯叢?無人機系列?無人機協同決策與控制:面臨的挑戰與實踐應用》的目的在于幫助專業人員、學者及學生更好地了解什么是協同決策與控制及其運用，以及使無人機協同控制算法成為可能的實現方法。

第1章概述
1.1協同控制之路
1.1.1無人系統的歷史
1.1.2自控系統
1.2團隊協同
1.2.1動力
1.2.2協同控制器分類
1.3協同問題
1.3.1任務場景實例
1.3.2屬性
1.4小結
參考文獻

第2章面臨的挑戰
2.1簡介
2.2團隊分類方法
2.2.1團隊協作
2.2.2團隊協同
2.2.3團隊合作
2.2.4目標搜索團隊行動
2.2.5非協同行為
2.3利益衝突
2.4分布式決策與控制系統
2.5團隊協同中的複雜性
2.5.1任務耦合
2.5.2不確定性
2.5.3通信
2.5.4局部信息
2.5.5操作員
2.5.6對手行為
2.6協同控制算法
2.7評論
2.8小結
參考文獻

第3章單任務規劃
3.1廣域搜索攻擊情景
3.1.1情景描述
3.1.2任務需求
3.2有容量限制的轉運分配問題表達式
3.2.1權重計算
3.2.2仿真結果
3.2.3CTAP的能力與局限
3.3迭代CATP
3.3.1仿真實例
3.3.2記憶權重
3.3.3路徑延長
3.4小結
參考文獻

第4章多任務指派問題
4.1混合整數線性規劃
4.1.1代價函數
4.1.2約束條件
4.2樹搜索
4.2.1決策樹相關背景
4.2.2WASW場景的樹表示
4.2.3搜索算法
4.3遺傳算法
4.3.1簡單回顧
4.3.2GA綜合
4.4性能分析
4.4.1各種算法的優缺點
4.5小結
參考文獻

第5章同時多任務指派問題
5.1協同運動目標作戰
5.1.1CMTE場景
5.1.2同時任務
5.2組合優化問題
5.2.1時間可用度窗
5.2.2路徑規劃
5.3基於MILP的最優化問題
5.3.1術語
5.3.2約束條件
5.3.3MILP應用
5.4遺傳算法fGA）
5.5CMTE仿真實例
5.6小結
參考文獻

第6章不確定條件下的改進協同估計算法
6.1冗余集中運行
6.2通信延遲的影響
6.3通信和估計模型
6.4高效的協同估計
6.4.1計算高效的信息濾波器
6.4.2通信高效的信息濾波器
6.4.3算法實現
6.5仿真研究
6.6小結
參考文獻

第7章不確定環境下的作戰效能度量
7.1場景
7.2傳感器性能建模
7.3效能度量
7.4最優控制方程
7.4.1示例方程
7.5應用
7.5.1數值求解方法
7.5.2場景1算例
7.6小結
參考文獻

附錄A多無人機仿真
A.1MultiUAV2的背景
A.2仿真的任務
A.3MultiUAV2的組織
A.3.1目標和威脅
A.3.2無人機動力學模型
A.3.3任務傳感器
A.3.4無人機之間／仿真真實通信
A.3.5協同指派算法
A.4仿真事件流實例
A.5小結
參考文獻

附錄B無人機路徑規劃
B.1路徑規劃
B.2路徑導航
B.2.1航路點跟隨
B.2.2軌跡交叉跟隨
B.2.3路徑跟隨
B.3無人機模型
B.3.1不完全運動學約束
B.3.2可飛路徑
B.4最優航路
B.4.1最短航路
B.4.2Dubins算法實現
B.5有風情況下的航路點路徑規劃
B.5.1航路點路徑規劃
B.5.2有風情況下的航路規劃
B.6小結
參考文獻

本書受益于COMETS項目的研究成果，該項目致力于異構多無人機的協同和控制研究。這是一個受歐洲委員會信息社會技術（IST）研究和發展規劃資助的項目。COMETS被認為是第一個用實驗方法驗證了在歐洲民用領域異構多無人機協作的項目。該項目產生了一種新的控制結構體系，該結構體系結合了分布式感知、實時圖像處理以及自主容錯導航技術。COMETS項目表明，飛行器間的協作對于達到功能最大化、保持分布性和自主陛、并使操作費用在最低水平是必需的。
然而，本書已超越了COMETS，并且在無人機的框架內考慮多無人機系統的研究和發展動態。
本書從決策體系、協同感知的概念和理論、無人機的樣機以及相關應用（森林火災檢測與監控）等幾個方面著手研究多無人機系統。其中，相關的應用f涉及了）對人和環境的保護。
本書包括5個部分。第一部分是概論，包括無人機應用的回顧和評述。第二部分（第2—4章）主要講述多無人機系統的相關方法和技術。包括決策體系結構（第2章）、通信（第3章）和協同感知（第4章）技術。第三部分（第5～7章）主要涉及特定的無人機樣機及其技術，包括自主直升機（第5章）、自主飛船（第6章）和無人機引導的遙控工具和多無人機系統的綜合體（第7章）。第四部分主要涉及無人機在森林火災預警和監測領域的應用（第8章）。第五部分為本書的總結并且指出了多無人機系統未來的研究、發展和應用方向。
如果沒有其他同仁的幫助，本書將不可能得以出版。我們對所有參與COMETS項目的研究人員表示感謝。在他們中間有些并不是本書有關章節的作者，包括：Lusi Gonzalo Gutierrez、Prancisca Colmenerot、Iker VeigafGMV）、Miguel Angel Gonzalez、Francisca Gomez Pantoja（Helivision）以及其他合作團隊的成員，這些團隊主要有：塞維利亞AICIA大學、LAAS—CNRS、柏林技術大學、可因布拉ADAl大學和Linkopin9大學。
我們同時還要感謝歐洲委員會的官員們，特別感謝Rolf Riemenschnei—der在領導COMETS項目所做的出色工作。另外，在這里我們還要感謝COMETS項目評審員Fernando Lobo Pereira、Ornulf Jan Rodseth、MarioInnocenti所做的貢獻，他們為項目提出了非常有建設性的意見和研究方向。
除了COMETS項目之外，本書的工作還得到其他國家項目的資助，例如：西班牙AEROSENS和SADCON以及德國DFG項目。