無人機的仿生計算

無人機（UAV，Unmanned Aerial Vehicles），又稱無人駕駛飛機，與其它載人飛機相比擁有很多的優(yōu)點。無人機的典型應(yīng)用領(lǐng)域包括在城市環(huán)境中偵察和監(jiān)視任務(wù)，目標跟蹤和回避演習，搜索和救援行動，國土安全等。仿生計算是利用計算機來模擬生物現(xiàn)象，同時通過對生物生命的研究來提高計算機的使用效率，這一領(lǐng)域已經(jīng)吸引了很多研究者的關(guān)注。各種仿生計算模型的提出及應(yīng)用成功地解決了許多實際問題，如蟻群優(yōu)化（ACO），粒子群優(yōu)化（PSO），人工蜂群（ABC）和差分進化算法（DE）等。本書主要包括了作者運用仿生計算在無人機控制方面的相關(guān)工作，比如路徑規(guī)劃、編隊飛行控制、異構(gòu)協(xié)同控制多架無人機/無人地面車輛（UGV）及基于視覺的監(jiān)視和導(dǎo)航問題等。

作者段海濱博士是北京航空航天大學(xué)的教授，現(xiàn)為IEEE高級會員，中國人工智能學(xué)會（CAAI）的委員和中國自動化協(xié)會（CAA）的委員。他已在SCI收錄的國際期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利17項、實用新型專利3項，計算機軟件著作權(quán)登記12項。目前的研究興趣包括仿生計算，多無人機協(xié)同控制，以及生物計算機視覺。

全書共8章：1. 引言：介紹了無人機的發(fā)展并強調(diào)了仿生智能在實現(xiàn)更高自主能力方面的作用；2. 仿生計算算法：介紹了4個具有代表性的仿生算法：蟻群優(yōu)化（ACO），粒子群優(yōu)化（PSO），人工蜂群（ABC）和差分進化算法（DE），對其生物靈感、原理、以及該算法的執(zhí)行過程進行了詳細的解釋；3. 無人機建模與控制器設(shè)計：在無人機建模的基礎(chǔ)上討論了飛行控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識，然后處理了一個特定類型的控制器設(shè)計問題；4. UAV路徑規(guī)劃：對單無人機和多無人機的2維場景和三維場景采用仿生算法；5. 多無人機編隊控制：涉及了三個編隊飛行問題，分別是編隊控制，近距離編隊（密集隊形）及編隊配置；6. 多無人機/無人地面車輛異構(gòu)控制：介紹了多無人機/無人地面車輛的異構(gòu)合作以及基于查分進化算法（DE）的多無人機協(xié)同搜索；7. 以生物視覺為基礎(chǔ)的監(jiān)測和導(dǎo)航：主要介紹了涉及基于視覺的監(jiān)視和導(dǎo)航的仿生算法；8. 結(jié)論與展望：討論了無人機的發(fā)展機遇，并指出獲得更高的自主能力的潛在挑戰(zhàn)。

本書中在每一章后均列出了十分齊全的參考文獻，便于讀者進一步研究正文中提到的某些問題。本書適合控制理論與控制工程、飛行器設(shè)計等相關(guān)領(lǐng)域或?qū)o人機仿真計算問題感興趣的研究人員，大學(xué)生和工業(yè)從業(yè)人員閱讀。

李亞寧，碩士研究生

（中國科學(xué)院自動化研究所）endprint