123,123

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書在系統(tǒng)地介紹無人艇發(fā)展概況及系統(tǒng)架構(gòu)等基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，著重介紹水面無人艇智能感知與導(dǎo)航技術(shù)。全書共6章，第1章著重介紹無人艇的發(fā)展概況和關(guān)鍵技術(shù)；第2章主要介紹無人艇的艇體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)架構(gòu)，并闡述無人艇感知系統(tǒng)；第3章為基于視覺的無人艇感知技術(shù)，主要介紹水面目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法；第4章主要介紹基于激光雷達(dá)的無人艇感知技術(shù)；第5章主要介紹無人艇路徑規(guī)劃技術(shù)；第6章主要介紹無人艇算法的訓(xùn)練與測(cè)試。本書適合作為高等工科院校電子信息工程、自動(dòng)化、船舶與海洋工程專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的教材，同時(shí)可供對(duì)無人艇控制、智能導(dǎo)航比較熟悉且對(duì)無人系統(tǒng)虛擬仿真訓(xùn)練有所了解的開發(fā)人員和研究人員參考。

作者簡(jiǎn)介

　　周治國(guó)，北京理工大學(xué)集成電路學(xué)院副教授，畢業(yè)于北京理工大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)。南京領(lǐng)軍型科技創(chuàng)業(yè)人才，中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)智能信息處理產(chǎn)業(yè)化分會(huì)理事，中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)競(jìng)賽委員會(huì)委員，全國(guó)海洋航行器設(shè)計(jì)與制作大賽首都賽區(qū)負(fù)責(zé)人。長(zhǎng)期從事智能無人系統(tǒng)感知與導(dǎo)航技術(shù)研究，針對(duì)無人航行器感知與導(dǎo)航研究了信息融合和自主避障算法，從開源、積累、基準(zhǔn)角度提出了一套適用于科研、教學(xué)和工程全流程的算法泛化性評(píng)測(cè)方法。有一定原創(chuàng)性和先進(jìn)性，可有效評(píng)估篩選出適用于實(shí)際場(chǎng)景的算法。研究獲得多項(xiàng)國(guó)防裝備預(yù)研基金支持，已與相關(guān)研究所開展無人系統(tǒng)巡檢工程驗(yàn)證，成果發(fā)表在自動(dòng)化學(xué)報(bào)等期刊并申請(qǐng)了專利。獲多項(xiàng)省部級(jí)教改項(xiàng)目支持，參加國(guó)家級(jí)賽事并多次獎(jiǎng)項(xiàng)。2021年獲校優(yōu)秀教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，2022年獲中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

圖書目錄

第1章無人艇概述 1
1.1　智能無人系統(tǒng) 1
1.1.1　無人艇簡(jiǎn)介 2
1.1.2　優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn) 2
1.2　無人艇的發(fā)展概況 3
1.2.1　國(guó)際發(fā)展概況 3
1.2.2　國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 6
1.3　無人艇的關(guān)鍵技術(shù) 9
1.4　本書內(nèi)容簡(jiǎn)介 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章無人艇設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13
2.1　無人艇艇體設(shè)計(jì) 13
2.1.1　技術(shù)參數(shù) 14
2.1.2　船只結(jié)構(gòu)與岸基設(shè)備 15
2.2　無人艇系統(tǒng)架構(gòu) 16
2.2.1　軟件架構(gòu) 16
2.2.2　通信架構(gòu) 17
2.2.3　電氣系統(tǒng)架構(gòu) 17
2.3　無人艇感知系統(tǒng) 18
2.3.1　定位 18
2.3.2　姿態(tài)測(cè)量 19
2.3.3　雷達(dá)感知 19
2.3.4　視覺感知 20
2.4　無人艇信息監(jiān)控中心 21
2.4.1　航控與航線界面 22
2.4.2　電力與燈光界面 28
2.4.3　拍照與錄像界面 29
2.4.4　文件列表與系統(tǒng)設(shè)置 30
2.5　其他無人艇簡(jiǎn)介 32
2.5.1　USV120 32
2.5.2　USV100 33
參考文獻(xiàn) 34
第3章基于視覺的無人艇感知技術(shù) 35
3.1　現(xiàn)有水面目標(biāo)檢測(cè)算法 36
3.2　水面高效實(shí)時(shí)小目標(biāo)檢測(cè) 37
3.2.1　算法結(jié)構(gòu) 38
3.2.2　數(shù)據(jù)集構(gòu)建 41
3.2.3　實(shí)驗(yàn)與分析 45
3.3　水面高光照?qǐng)鼍跋碌哪繕?biāo)檢測(cè) 51
3.3.1　算法模型及原理分析 51
3.3.2　數(shù)據(jù)集構(gòu)建 58
3.3.3　實(shí)驗(yàn)與分析 60
3.4　水面目標(biāo)跟蹤 63
3.4.1　相關(guān)濾波理論 64
3.4.2　跟蹤算法的基本流程與尺度自適應(yīng)改進(jìn) 65
3.4.3　檢測(cè)跟蹤融合算法設(shè)計(jì) 66
3.4.4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 70
參考文獻(xiàn) 71
第4章基于激光雷達(dá)的無人艇感知技術(shù) 75
4.1　基于3D激光雷達(dá)的水面目標(biāo)檢測(cè)算法 75
4.1.1　點(diǎn)云目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)VoxelNet算法設(shè)計(jì) 75
4.1.2　算法評(píng)價(jià)指標(biāo) 78
4.1.3　面向水面環(huán)境算法的優(yōu)化及驗(yàn)證 79
4.2　多傳感器融合方案及實(shí)現(xiàn) 82
4.2.1　傳感器數(shù)據(jù)融合方案設(shè)計(jì) 83
4.2.2　傳感器數(shù)據(jù)空間標(biāo)定實(shí)現(xiàn) 86
4.2.3　D-S證據(jù)理論 90
4.2.4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析 91
4.3　基于融合算法的水面目標(biāo)檢測(cè) 93
4.3.1　基于3D激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)算法的驗(yàn)證與分析 93
4.3.2　激光雷達(dá)與視覺傳感器數(shù)據(jù)融合的驗(yàn)證和分析 99
4.3.3　小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 101
第5章無人艇路徑規(guī)劃技術(shù) 102
5.1　全局路徑規(guī)劃 103
5.1.1　全局路徑規(guī)劃分析 103
5.1.2　全局路徑規(guī)劃算法 106
5.2　局部路徑規(guī)劃 111
5.2.1　基于避障的方法 111
5.2.2　基于模型的方法 112
5.2.3　基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法 112
5.2.4　基于COLREGs的無人艇動(dòng)態(tài)避障算法 121
參考文獻(xiàn) 139
第6章無人艇深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法仿真訓(xùn)練平臺(tái) 140
6.1　仿真訓(xùn)練平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 140
6.1.1　航行環(huán)境模塊 141
6.1.2　無人艇模型模塊 143
6.1.3　環(huán)境感知模塊 145
6.1.4　數(shù)據(jù)通信模塊 148
6.1.5　導(dǎo)航避障模塊 149
6.1.6　運(yùn)動(dòng)控制模塊 149
6.2　系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)驗(yàn)證 149
6.2.1　運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集實(shí)驗(yàn) 150
6.2.2　無人艇旋回實(shí)驗(yàn) 150
6.2.3　無人艇緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn) 152
6.3　算法的訓(xùn)練、測(cè)試與部署 153
6.3.1　實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置 153
6.3.2　算法訓(xùn)練實(shí)驗(yàn) 154
6.3.3　算法測(cè)試實(shí)驗(yàn) 157
6.3.4　無人艇實(shí)際部署驗(yàn)證 159
附錄A 162
附錄B 175