全書共分為11章，系統(tǒng)深入地介紹了空中自主系統(tǒng)室內(nèi)導航策略，包括發(fā)展現(xiàn)狀及建模方法，面向控制的傳感器信號改進，導航方案與控制策略等三大部分。其中發(fā)展現(xiàn)狀部分分別對姿態(tài)估計、控制器、數(shù)據(jù)融合、控制與導航、避障以及遙操作等各個方面進行了梳理性綜述，建模方法則介紹了三種典型的數(shù)學建模方法；面向控制的傳感器信號改進部分介紹了方位估計中的傳感器數(shù)據(jù)融合、無人機定位中的數(shù)據(jù)融合等；導航方案與控制策略部分介紹了非線性控制算法、軌跡生成、規(guī)劃與跟蹤、路障規(guī)避等。
近年來，人們不斷地探索和挖掘無人機在室內(nèi)場景下的應用潛力，如室內(nèi)無人機安防巡邏、搜索救援、編隊等。為加速促進無人機在室內(nèi)應用的落地，信息融合、自主控制及室內(nèi)導航等相關技術(shù)不斷地發(fā)展和實踐，其中，室內(nèi)導航作為室內(nèi)飛行的核心技術(shù)，其地位作用日益凸顯。無人機在室內(nèi)自主執(zhí)行任務時，由于環(huán)境的相對封閉、空間有限、未知因素多等諸多特殊性，以及無人機平臺自身的穩(wěn)定性要求，這使得實現(xiàn)室內(nèi)導航相比室外導航更具有挑戰(zhàn)性。
本書既有對當前諸多無人機室內(nèi)導航相關知識的梳理介紹，使讀者對無人機室內(nèi)導航問題有一個全局的概略性的認識，又提出了具體的技術(shù)解決方案并進行了實驗驗證，包括數(shù)學仿真、半實物測試以及實飛測試等。本書從工程實現(xiàn)的角度涵蓋了室內(nèi)飛行無人機所涉及的信號層、控制層、應用層等全流程、全要素，對工程實踐具有很強的指導意義；將導航與控制進行了深度地融合性考慮，提出一些創(chuàng)新性的設計方法，這對開拓無人機研發(fā)者思路具有一定的借鑒意義；同時還給出了無人機室內(nèi)飛行在導航、控制、路徑規(guī)劃等各個方面的仿真與實測結(jié)果，這對工程實踐具有很強的參考價值。
本書能夠直接有效地幫助讀者搭建一個室內(nèi)無人機飛行系統(tǒng)，而不需要讀者過多地去關注其他各種無關的導航控制技術(shù)。另外，本書并不是對各種室內(nèi)定位技術(shù)和飛行控制技術(shù)一種泛化的介紹，而是緊扣典型適用于室內(nèi)自主飛行的導航定位策略進行深入的闡述，給讀者提供直接且有效的操作指南。本書適合軍事和民用相關領域的科研工作者、工程技術(shù)人員，以及無人機業(yè)余愛好者閱讀和學習。
本書第1～3章，第10～11章由王雷鋼翻譯，第4～5章由周繼航翻譯，第6～9章由何奎翻譯，王雷鋼負責全書統(tǒng)稿。
由于譯者水平有限，書中難免存在不足或疏漏，懇請專家、學者和廣大讀者批評指正。
Pedro Castillo Garcia于1997年獲得扎卡特佩克技術(shù)研究所（墨西哥，莫雷洛斯）機電工程學士學位，2000年在墨西哥埃斯圖迪亞研究中心獲得電氣工程理學碩士學位，2004年在法國貢比涅技術(shù)大學獲得自動控制博士學位。他曾先后在澳大利亞悉尼大學（2004）、美國麻省理工學院（2005）、西班牙巴侖西亞理工大學（2005）進行學術(shù)訪問。2005年，他獲得了法國EEA俱樂部頒發(fā)的自動控制****博士論文獎。Pedro Castillo Garcla于2014年1月從法國貢比涅技術(shù)大學獲得HDR學位。2012年12月至2014年1 1月，他曾在墨西哥LAFMIA UMI CNRS 3175 CINVESTAV-IPN擔任訪問學者。目前，他是法國國家研究基金會（CNRS）的研究員，在法國貢比涅技術(shù)大學的Heudiasyc實驗室工作。Pedro Castillo Garcia與其他人合作在斯普林格出版社出版專著一部，并與他人合著了20多篇論文。Pedro Castillo Garcia的研究領域主要涉及實時控制及應用、非線性動力學與控制、無人機、視覺和欠驅(qū)動機械系統(tǒng)。
Laura Elena Munoz Hernandez出生于墨西哥的伊達爾戈，她于2005年獲得了伊達爾戈州自治大學電子和電信工程學士學位，2007年獲得了自動化與控制碩士學位。2012年，在法國貢比涅技術(shù)大學獲得了自動控制博士學位。在博士研究期間，曾于201 2年在西班牙巴倫西亞理工大學進行科研實習。目前，她在法國一家初創(chuàng)公司擔任研發(fā)工程師。她的研究領域主要包括實時控制及應用、嵌入式控制系統(tǒng)、非線性魯棒控制、最優(yōu)控制以及自動駕駛車輛的視覺和控制。
Pedro GarcTa Gil出生于西班牙的巴倫西亞，2007年在西班牙巴倫西亞理工大學獲得了控制系統(tǒng)和工業(yè)計算的博士學位，目前是巴倫西亞理工大學自動控制專業(yè)的助理教授。作為訪問研究員，他曾先后于2006年在瑞典隆德大學的Lund技術(shù)研究所，2007年在法國貢比涅技術(shù)大學，2010在巴西弗洛里安諾波利斯大學，2014年在英國謝菲爾德大學，2016在中國杭州大學做訪問學者。Prdro Garcia Gil與他人合著論文20多篇，他的研究領域主要涉及時滯系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng)和自動駕駛車輛控制等。
第一篇 研究背景
第1章 緒論
1．1 無人機運動模型
1．2 基于慣性傳感器的姿態(tài)估計
1．3 時滯系統(tǒng)與預測器
1．4 無人機定位中的數(shù)據(jù)融合
1．5 控制與導航算法
1．6 航跡產(chǎn)生與跟蹤
1．7 避障
1．8 遙操作
參考文獻
第2章 建模方法
2．1 轉(zhuǎn)子中的力與力矩
2．2 歐拉-拉格朗日法
2．3 牛頓-歐拉法
2．4 四元數(shù)法
2．4．1 四元數(shù)建模
2．4．2 對偶四元數(shù)模型
2．5 小結(jié)
參考文獻
第二篇 面向控制的傳感器信號改進
第3章 基于慣性傳感器數(shù)據(jù)融合的方向估計
3．1 姿態(tài)表示
3．2 傳感器特性
3．3 姿態(tài)估計算法
3．3．1 基于DCM1
3．3．2 基于DCM2
3．3．3 基于DCM3
3．3．4 歐拉EKF
3．3．5 四元數(shù)
3．3．6 基于Quanser平臺的實時性比較與分析
3．4 高效卡爾曼濾波器
3．4．1 簡化算法
3．4．2 數(shù)值驗證
3．4．3 飛行實驗
3．5 小結(jié)
參考文獻
第4章 延遲信號和預測器
4．1 基于測量延遲補償?shù)挠^察預測算法
4．1．1 有限譜分配
4．1．2 h步提前預測器
4．1．3 仿真
4．1．4 實驗
4．1．5 飛行實驗
4．2 狀態(tài)預測控制方案
4．2．1 無人機飛行驗證
4．2．2 仿真結(jié)果
4．2．3 實驗結(jié)果
4．3 小結(jié)
參考文獻
第5章 無人機定位的數(shù)據(jù)融合
5．1 傳感器數(shù)據(jù)融合
5．1．1 慣性測量單元
5．1．2 超聲波測距儀
5．1．3 光流
5．1．4 擴展卡爾曼濾波器
5．1．5 四旋翼無人機簡化非線性模型
……
第三篇 導航方案及控制策略
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