本书主要介绍无人机智慧城市应用及应用过程中可能面临的性能需求及安全挑战，具体包括无人机平台感知、机器学习、通信协议、信息安全、物联网、系统综述等内容，重点阐述结合智慧农业和海岸线监测案例开展的针对性分析以及基于无人机智能应用为智慧城市构建设计的方案。

前言

实现新型智慧城市范式的重要补充要求就是无人机系统及其安全保障，掌握这两者的相互关系对实现智慧城市这一愿景至关重要，同时还必须考虑新兴基于无人机的智能应用，因为这些新技术能够改善人们的生活方式，提供更优质的日常问题的解决方案。

本书的目的是介绍现有的基于无人机的智慧城市应用，同时关注无人机的安全问题与挑战，重点放在能够以更加安全方式实现智慧城市范式的无人机智能技术方面。本书所讨论的内容主要包括人工智能（AI）和物联网（IoT）等新兴技术及其关键评估指标、相互约束和一些开放性问题。

本书内容观点新颖，思路独特，能够帮助相关领域的研究人员和专业人士更好地评估已经出现在我们社会中基于无人机的智慧城市范式。

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目录

第 1 章 空中和水下无人机的通信潜力与不足

1.1 概述

1.1.1 研究目的

1.1.2 现代计算机系统：网络攻击

1.2 水下通信技术

1.2.1 海水分类

1.3 空中无人机通信

1.4 空中无人机控制架构

1.5 路径规划技术

1.6 机器学习和人工智能技术

1.7 可视化技术

1.8 无人机攻击技术

1.9 无人机网络技术

1.10 无人机在水下射频通信中面临的问题及挑战

1.11 问题及讨论

1.11.1 水声通信（UWAC）中最常见的问题

1.11.2 适用性和应用性

1.11.3 基于机器学习的应用

1.12 小结与展望

参考文献

第 2 章 机器学习在网络安全框架中的应用

2.1 概述

2.2 机器学习

2.3 网络安全任务

2.4 机器学习在网络安全任务中的应用

2.5 机器学习在网络安全中的有效性

2.6 小结

参考文献

第 3 章 无人机的新兴应用：安全通信协议问题与挑战

3.1 概述

3.2 无人机

3.3 地面控制站（GCS）

3.4 无人机种类

3.5 无人机通信协议

3.5.1 UranusLink 协议

3.5.2 UAVCAN 协议

3.5.3 MAVLink 协议

3.6 这些协议的批判性分析

3.7 讨论

3.8 小结

3.9 展望

参考文献

第 4 章 提高能源效率并使无人机通信系统更高效的 MAC 和路由协议

4.1 概述

4.2 无人机的路由协议

4.2.1 单跳路由

4.2.2 多跳路由

4.2.3 基于位置的路由

4.2.4 基于拓扑的路由

4.3 无人机数据交付模型

4.4 无人机 MAC 协议

4.4.1 MAC 的作用

4.4.2 基于竞争 MAC 协议

4.4.3 混合 MAC 协议

4.5 小结

参考文献

第 5 章 无人机通信和蜂窝式服务供应

5.1 概述

5.1.1 无人机通信

5.2 系统模型

5.2.1 通道模型

5.2.2 用户关联度

5.3 性能分析

5.4 结果

5.5 小结

参考文献

第 6 章 无人机的人工智能模拟和编程环境

6.1 概述

6.1.1 什么是模拟器

6.2 为什么模拟器在无人机中很重要

6.3 什么地方适用

6.4 仿真环境

6.5 人工智能的类型和问题

6.5.1 无人机模拟中的人工智能类型

6.5.2 无人机模拟中的人工智能问题

6.5.3 编程语言

6.6 应用

6.6.1 性能评估参数

6.7 其他评估方法

6.8 开放性研究问题

6.9 小结

参考文献

第 7 章 物联网时代基于无人机的智能农业框架

7.1 概述

7.1.1 什么是智能农业？

7.1.2 为什么需要它？

7.1.3 我们在哪些地方应用它？

7.2 系统模型

7.2.1 多光谱成像设备

7.2.2 无人机

7.3 智能框架

7.3.1 影响粮食生产的因素

7.3.2 植物的营养元素

7.4 讨论

7.5 小结

参考文献

第 8 章 利用无人机技术测定海岸线变化：以土耳其安塔利亚的科尼阿尔蒂海滩为例

8.1 概述

8.2 研究区域

8.3 方法

8.3.1 无人机飞行计划

8.3.2 无人机中的相机与系统

8.3.3 畸变与校正

8.3.4 畸变误差校正

8.3.5 本研究中所使用摄像机的校准

8.4 结果与讨论

8.4.1 研究区域西侧

8.4.2 研究区域的东侧

8.5 小结

参考文献

第 9 章 基于智能水下传感器的自主水下航行器簇群式路由协议

9.1 概述

9.2 水下智能传感器网络（IoIUSN）中的应用：AUV 辅助的水质检测

9.2.1 水下智能传感器网络 IoIUSN 的概念定义、构架和特点

9.2.2 概念性架构和特征

9.2.3 精灵式辅助无人机的水质检测特点和功能要求

9.2.4 实施面临的挑战

9.3 UWSN 的 CBR 协议

9.3.1 技术定义、特征和架构

9.3.2 说明性分析

9.3.3 网络性能和统计分析

9.4 结果与讨论

9.5 小结

感谢

参考文献

第 10 章 无人机四旋翼的稳定性与控制性

10.1 概述

10.1.1 基本概念

10.1.2 物理概念

10.2 转子的动量理论

10.2.1 基本概念

10.2.2 轴向运动动量理论

10.3 控制技术

10.3.1 PID 技术

10.3.2 LQR 控制

10.3.3 H 型无穷大控制

10.4 硬件

10.4.1 KK2 飞行控制器面板

10.4.2 外转子无刷直流电机

10.4.3 电子调速器

10.4.4 无线电发射机和接收机

10.4.5 锂离子电池

10.5 小结

参考文献

贡献者名录

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