1 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 生物启发方向
1.2.2 流体工程方向
1.2.3 统计估计方向
1.2.4 多机器人方向
1.3 存在的问题
1.3.1 共性问题：气味搜索空间局限于地面二维环境
1.3.2 亟待解决的障碍：旋翼气流对气味扩散扰动建模
1.3.3 需要克服的困难：旋翼无人机风速估计
1.3.4 亟需改变的范式：从逆风搜索到气味流动检测
1.3.5 正待填补的空白：三维烟羽发现方法
1.4 主要内容及创新点
2 旋翼无人机气动嗅觉效应计算方法
2.1 气动嗅觉效应计算思路
2.2 气动嗅觉效应计算方法
2.2.1 流场计算
2.2.2 气味扩散计算
2.2.3 计算步骤
2.3 并行实现
2.4 仿真软件开发
2.5 仿真结果验证
2.5.1 验证1：单旋翼的气动嗅觉效应
2.5.2 验证2：四旋翼的气动嗅觉效应
2.5.3 验证3：旋翼嗅探机器人气味分布测绘
2.6 本章结语
3 旋翼无人机风速估计方法
3.1 设计思路
3.2 四旋翼无人机位姿动力学模型
3.2.1 位置
3.2.2 姿态
3.3 风速估计方法
3.3.1 倾角测量法
3.3.2 风速观测器法
3.3.3 空阻系数估计方法
3.4 仿真验证
3.4.1 仿真环境开发
3.4.2 参数设置
3.4.3 仿真结果
3.5 本章结语
4 旋翼嗅探机器人气味来源方向推理方法
4.1 设计思路
4.2 气体传感器布置
4.3 气味来源方向推理方法
4.3.1 气体传感器响应信号的连续小波变换
4.3.2 模极大值线的提取
4.3.3 模极大值线的分组
4.3.4 气味流动方向计算
4.3.5 气味流动方向估计
4.3.6 气味来源方向推理
4.3.7 可调参数取值参考
4.4 本章结语
5 旋翼嗅探机器人三维气味烟羽发现方法
5.1 现有气味烟羽发现方法
5.1.1 被动监测（Passive Monitoring）
5.1.2 直线搜索（Linear Search）
5.1.3 随机搜索（Random Walk）
5.1.4 Z字形（Zigzag）遍历
5.1.5 螺旋（Spiral）遍历
5.1.6 现有烟羽发现方法的总结
5.2 三维烟羽发现方法—三维螺旋遍历
5.2.1 三维螺旋曲线的推导
5.2.2 三维螺旋遍历烟羽发现方法
5.2.3ω 参数的选择
5.2.4 g(tpf)函数的设计
5.3 本章结语
6 实验
6.1 三维机器人主动嗅觉实验平台的开发
6.1.1 微型旋翼嗅探机器人
6.1.2 小型开放式微风风洞
6.1.3 三维主动嗅觉地面站软件
6.2 旋翼无人机风速估计实验
6.2.1 参数设置
6.2.2 实验设计
6.2.3 实验结果
6.3 旋翼嗅探机器人气味来源方向推理实验
6.3.1 实验设计
6.3.2 测试1：静态（旋翼不转）测量
6.3.3 测试2：悬停测量
6.4 室内人工流场环境下的气味追踪
6.4.1 实验设计
6.4.2 实验结果
6.5 室内自然通风环境下的气味源定位
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果
6.6 本章结语
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
部分章节主要符号解释
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
