无人机飞行控制、规划与安全技术是无人机智能性和自主性提升的关键技术和有效途径，是涉及多感知系统、人工智能、控制理论、运筹学、健康管理等领域的交叉技术。本书以智能自主飞行器——无人机为研究对象，引入智能自主飞行器的相关概念，建立了无人机运动学与动力学模型，重点阐述了无人机在不同环境下的智能自主飞行控制、规划与安全方面的相关理论和设计方法，给出了具体的智能仿真方法和算法设计。全书包括无人机运动学与动力学模型、自主飞行控制方法、智能飞行规划算法、安全飞行策略四部分内容。
本书并不拘泥于复杂、晦涩的理论阐述，而是通过严谨详实、循序渐进的理论推导妮娓道来，与读者分享飞行控制、规划与安全策略的整个设计及改进过程，帮助读者理解复杂的专业理论。本书可供从事智能无人系统相关技术研究的科研人员和工程设计人员参考，也可作为高等院校和科研院所相关专业的研究生教材。

刘树光，1981年5月生，山西怀仁人，工学博士。现为空军工程大学装备管理与无人机工程学院副教授、硕士生导师，军队专业技术人才岗位津贴获得者，研究方向为无人机自主飞行控制理论及应用。近年来，主持完成装发预研共用技术项目、中国博士后科学基金、航空科学基金、国防重点科研等项目10余项，获得军队科技进步三等奖1项、陕西省航空学会科学技术一等奖1项、空军军事理论优秀成果一等奖1项、空军装备部理论研究成果二等奖1项。发表论文40余篇，其中SCI索引20篇、EI索引20余篇。教学方面，获得全国职业院校信息化教学大赛一、二等奖各1项，国家级虚拟仿真实验教学一流课程负责人、陕西省一流本科课程负责人、陕西省虚拟仿真实验教学项目负责人，空军工程大学“课改先锋”，陕西省高等教育教学成果一等奖第一完成人、军队级教学成果二等奖第一完成人。

第1章 绪论
1.1 无人机发展现状
1.2 自主飞行器
1.3 智能自主飞行器
1.4 章节结构
参考文献
第2章 模型建立
2.1 概述
2.2 参考坐标系
2.2.1 惯性坐标系
2.2.2 地球中心参考坐标系
2.2.3 地理坐标系
2.2.4 机体坐标系
2.2.5 风坐标系
2.2.6 特殊欧几里得群
2.3 运动模型
2.3.1 平移运动学
2.3.2 六自由度方程
2.3.3 特殊欧几里得空间
2.3.4 曲率和转矩
2.4 动力学模型
2.4.1 气动力和力矩
2.4.2 平移动力学：协同飞行
2.4.3 平移动力学：非协同飞行
2.4.4 六自由度动力学
2.4.5 不确定性
2.5 多模型方法
2.5.1 局部模型的全局表示
2.5.2 线性近似模型
2.5.3 线性参数时变模型：Takagi-Sugeno方程
2.5.4 模糊建模
2.5.5 线性混合自动装置
2.6 任务工具
2.6.1 传感器
2.6.2 相机模型
2.6.3 软件
2.6.4 人的监控建模
2.7 大气环境
2.7.1 阵风和风切变
2.7.2 湍流
2.8 本章小结
参考文献
第3章 飞行控制
3.1 引言
3.2 线性控制方法
3.2.1 线性系统的特性
3.2.2 LTI模型的线性方法
3.2.3 增益调度
3.2.4 LTV模型的滚动时域方法
3.2.5 线性变参数模型
3.3 非线性控制
3.3.1 飞机模型的仿射方程
3.3.2 输入输出线性化
3.3.3 动态逆
3.3.4 控制李雅普诺夫函数方法
3.3.5 模型预测控制
3.4 模糊飞行控制
3.4.1 跟踪运动目标的模糊方法
3.4.2 前提不匹配下Takagi-Sugeno系统的稳定性
3.4.3 风扰动抑制的模糊模型预测控制
3.5 本章小结
参考文献
第4章 飞行规划
4.1 概述
4.2 路径和航迹规划
4.2.1 修正航迹
4.2.2 航迹规划
4.2.3 路径规划
4.2.4 策梅洛问题
4.3 制导和碰撞/障碍物规避
4.3.1 制导
4.3.2 静止障碍物规避
4.3.3 移动障碍物规避
4.3.4 移动和固定障碍物下的时间最优导航问题
4.4 任务规划
4.4.1 旅行商问题
4.4.2 重规划或战术与战略规划
4.4.3 路径最优化
4.4.4 模糊规划
4.4.5 覆盖问题
4.4.6 自主飞行器群的资源管理
4.5 本章小结
参考文献
第5章 飞行安全
5.1 概述
5.2 态势感知
5.2.1 滤波器
5.2.2 空中实时定位与地图建模
5.2.3 地理定位
5.3 集成系统健康监控
5.3.1 诊断工具和方法
5.3.2 基于风险的传感器管理
5.4 容错飞行控制
5.4.1 线性时不变模型
5.4.2 线性参数时变模型
5.4.3 滑模控制方法
5.4.4 直接模型参考自适应控制
5.4.5 反步控制方法
5.4.6 控制概率方法
5.5 容错规划器
5.5.1 人工智能规划器
5.5.2 修正状态规划
5.5.3 碰撞/障碍物规避系统
5.5.4 路径规划的几何增强学习
5.5.5 概率天气预报
5.5.6 风险度量
5.6 本章小结
参考文献
第6章 总结