Autonomiczne systemy lądowe, wodne i powietrzne oraz ich cyberbezpieczeństwo

Autor przedstawia fascynujący świat systemów autonomicznych – od podstaw cybernetyki, automatyki i sztucznej inteligencji po zaawansowane rozwiązania stosowane w robotyce i pojazdach bezzałogowych. Omawia zasady działania oraz zastosowania autonomicznych i biomimetycznych systemów lądowych, wodnych i powietrznych, a także zagadnienia teorii sterowania, optymalizacji, bezpieczeństwa, normalizacji i ochrony przed cyberatakami.

Publikacja łączy wiedzę teoretyczną z praktycznymi aspektami projektowania, analizy i funkcjonowania nowoczesnych systemów autonomicznych. Stanowi wartościową pomoc dydaktyczną dla studentów informatyki, infotroniki, mechatroniki, automatyki i robotyki, transportu oraz nawigacji. Będzie również cennym źródłem wiedzy dla inżynierów, naukowców i wszystkich zainteresowanych rozwojem inteligentnych maszyn oraz przyszłością nowoczesnych technologii.

SPIS TREŚCI

Strona

PRZEDMOWA … 7

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ … 9

WYKAZ OZNACZEŃ SKRÓTOWYCH …. 10

WSTĘP ….. 11

Rozdział 1. NARZĘDZIA TEORETYCZNE …. 17

1.1. Metody technik sterowania …. 17

1.1.1. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe … 17

1.1.2. Sterowanie adaptacyjne … 20

1.2. Metody optymalizacji …. 24

1.2.1. Programowanie liniowe ….. 24

1.2.2. Programowanie dynamiczne .. 27

1.2.3. Sterowanie LQR ….. 28

1.2.4. Sterowanie MPC .. 30

1.2.5. Sterowanie LMI …. 31

1.3. Metody sztucznej inteligencji ….. 32

1.3.1. Sztuczna sieć neuronowa … 32

1.3.2. Sterowanie rozmyte ….. 34

1.3.3. Algorytm ewolucyjny …. 36

1.3.4. System ekspertowy … 38

1.3.5. Algorytm roju cząstek …. 40

1.3.6. System wieloagentowy … 43

1.3.7. Uczenie maszynowe .. 46

1.4. Metody teorii gier ….. 47

1.4.1. Gra macierzowa … 47

1.4.2. Gra pozycyjna … 50

Rozdział 2. AUTONOMICZNE SYSTEMY LĄDOWE . 55

2.1. Autonomiczne roboty mobilne AMR … 55

2.1.1. Model kinematyczny i dynamiczny kołowego robota mobilnego 57

4 J. Lisowski, Autonomiczne systemy lądowe, wodne i powietrzne…

2.1.2. Metody planowania trasy … 61

2.1.3. Metody planowania trajektorii .. 86

2.1.4. Metody sterowania automatycznego .. 100

2.1.5. Przykłady autonomicznych robotów mobilnych AMR..110

2.2. Autonomiczne pojazdy AV …112

2.2.1. Trajektoria kinematyczna .. 116

2.2.2. Trajektoria dynamiczna …. 119

2.2.3. Trajektoria rozgrywająca…. 121

2.2.4. Symulacja komputerowa algorytmów … 124

2.2.5. Przykłady autonomicznych pojazdów AV … 138

2.3. Autonomiczne biomimetyczne pojazdy lądowe ABSV … 141

2.3.1. Przykłady autonomicznych biomimetycznych pojazdów

lądowych … 145

Rozdział 3. AUTONOMICZNE SYSTEMY WODNE … 150

3.1. Autonomiczne nawodne jednostki pływające ASV .. 150

3.1.1. Proces sterowania ….. 151

3.1.2. Trajektoria rozgrywająca….. 153

3.1.3. Trajektoria nierozgrywająca … 157

3.1.4. Symulacja komputerowa algorytmów .. 158

3.1.5. Wrażliwość sterowania bezpiecznego .. 165

3.1.6. Przykłady autonomicznych nawodnych jednostek

pływających ASV .. 172

3.2. Autonomiczne statki MASS …176

3.2.1. Wielowarstwowy system sterowania … 180

3.2.2. Optymalizacja trasy … 181

3.2.3. Sterowanie bezpieczne … 187

3.2.4. Sterowanie optymalne … 213

3.2.5. Przykłady autonomicznych statków MASS .. 217

3.3. Autonomiczne podwodne jednostki pływające AUV … 219

3.3.1. Model matematyczny …. 220

3.3.2. Stabilizacja kursu … 224

3.3.3. Stabilizacja trajektorii … 228

3.3.4. System wieloagentowy … 231

3.3.5. Przykłady autonomicznych podwodnych jednostek

pływających AUV.. 237

3.4. Autonomiczne biomimetyczne podwodne jednostki pływające ABUV 243

3.4.1. Przykłady autonomicznych biomimetycznych pojazdów

podwodnych ABUV . 243

Rozdział 4. AUTONOMICZNE SYSTEMY POWIETRZNE .. 249

4.1. Autonomiczne obiekty latające AAV… 250

4.1.1. Trajektoria rozgrywająca …. 250

4.1.2. Trajektoria kinematyczna… 255

4.1.3. Symulacja komputerowa algorytmów … 255

4.1.4. Przykłady autonomicznych obiektów latających AAV .. 262

4.2. Autonomiczne biomimetyczne obiekty latające ABAV . 267

4.2.1. Przykłady autonomicznych biomimetycznych obiektów

latających ABUV … 269

Rozdział 5. CYBERBEZPIECZEŃSTWO SYSTEMÓW AUTONOMICZNYCH … 272

5.1. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych robotów mobilnych AMR … 273

5.2. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych pojazdów AV … 274

5.3. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych nawodnych jednostek

pływających USV… 283

5.4. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych statków MASS .. 285

5.5. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych podwodnych jednostek

pływających AUV .. 289

5.6. Cyberbezpieczeństwo autonomicznych obiektów latających AAV …290

BIBLIOGRAFIA … 294

INDEKS NAZW … 298

STRESZCZENIE W JĘZYKU ANGIELSKIM …. 301