本书深度剖析了无人驾驶航空器感知与避让原理及技术的核心热点问题，紧密依托2021年RTCADO-365B最新规划要求，全面系统地阐述了无人驾驶航空器感知与避让的原理、研究现状与前沿技术手段。从无人驾驶航空器的精准感知技术，到高效的目标跟踪技术；从智能的避让决策方法，到精细的避让路径规划；再到复杂的动态冲突避让系统，本书逐一展开，内容丰富，前瞻性与实用性强。
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2001.7哈尔滨工业大学学士
2003.7哈尔滨工业大学硕士
2007.9哈尔滨工业大学博士
目录
第1章 感知与避让概述 1
1.1 感知与避让的基本原理 1
1.2 感知与避让的研究现状 3
1.2.1 机载感知技术 3
1.2.2 目标跟踪技术 6
1.2.3 避让决策技术 7
1.3 DAA 系统概述 8
1.3.1 机载DAA设备架构 9
1.3.2 地面DAA设备架构 10
小结 11
习题 11
第2章 无人驾驶航空器感知技术 12
2.1 ADS-B监视感知技术 12
2.2 1090ES链路 18
2.2.1 信号调制与解调技术 18
2.2.2 报文编码与解码技术 21
2.3 UAT 链路 29
2.3.1 UAT数据链信号的调制与解调 30
2.3.2 数据链报文的编码与解码 33
2.4 ACAS X 42
2.4.1 ACAS X总体框架 42
2.4.2 前端监视模块 44
2.4.3 A/C模式的监视 45
2.4.4 S 模式的监视 49
2.4.5 ACAS Xu的功能特点 56
2.5 非合作感知技术 56
2.5.1 毫米波雷达 56
2.5.2 激光雷达 62
小结 65
习题 66
第3章 无人驾驶航空器目标跟踪技术 67
3.1 STM数据处理 67
3.1.1 数据处理流程 68
3.1.2 数据结构介绍 69
3.2 本机数据处理 69
3.2.1 高度和航向估计 69
3.2.2 本机其他入口点 72
3.3 入侵机数据处理 73
3.3.1 坐标转换 74
3.3.2 新建航迹文件 76
3.3.3 航迹关联 77
3.3.4 航迹文件更新 79
3.3.5 航迹文件删除 82
小结 83
习题 83
第4章 无人驾驶航空器避让决策方法 84
4.1 RPD模型 84
4.2 FCM模型 86
4.3 MDP模型 87
4.3.1 马尔可夫过程 87
4.3.2 马尔可夫奖励过程 88
4.3.3 马尔可夫决策过程 89
4.4 无人驾驶航空器DAA中决策机制的设计 91
4.4.1 基于DAIDALUS算法的MDP模型建立 91
4.4.2 动态规划算法 96
4.4.3 仿真案例 97
小结 103
习题 103
第5章 无人驾驶航空器避让路径规划 104
5.1 位姿空间 104
5.1.1 位姿空间的构建 105
5.1.2 位姿空间中的障碍物与路径规划 106
5.2 路径搜索方法 108
5.2.1 基于图搜索的路径规划方法 108
5.2.2 基于采样的路径规划方法 112
5.3 优化方法 114
5.3.1 基于数值优化的方法 114
5.3.2 基于启发式优化的方法 116
5.4 人工势场法 121
小结 124
习题 124
第6章 无人驾驶航空器动态冲突避让系统 125
6.1 DAA模块的工作原理 125
6.1.1 DAA系统概述 125
6.1.2 DAA处理器 126
6.2 DAA净空模型构建 128
6.2.1 净空模型的进展 128
6.2.2 距离和时间变量 130
6.2.3 DWC的数学定义 132
6.3 UAS通行路权授权 133
6.3.1 垂直汇聚冲突 134
6.3.2 平面明确冲突 134
6.3.3 水平模糊冲突 135
6.4 UAS的机动性能要求 139
6.4.1 DAA水平机动能力 139
6.4.2 DAA垂直机动能力 140
6.4.3 LoWC的机动时间 141
6.4.4 初始机动范围 143
6.5 DAIDALUS算法实现 144
6.5.1 获得相对状态 144
6.5.2 探测与警报 145
6.5.3 规划机动引导 148
6.6 仿真案例 153
6.6.1 仿真环境设计 153
6.6.2 仿真结果分析 154
小结 158
习题 158
参考文献 159
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