目录
第 1章 无人系统概述 1
1.1 无人系统的概念 1
1.2 无人系统的优势 2
1.3 发展无人系统的意义 3
1.4 无人系统的未来发展趋势 5
第 2章 无人系统的动力系统 6
2.1 无人车的动力系统 6
2.2 无人机的动力系统 8
2.3 无人艇的动力系统 14
2.3.1 无人艇的推进方式 14
2.3.2 无人艇的动力系统 16
第3章 无人系统的通信系统 19
3.1 无人系统通信系统应具备的功能 19
3.2 无人系统常用的通信手段 21
3.2.1 无人车的通信系统 21
3.2.2 无人机的通信系统 21
3.2.3 无人艇的通信系统 22
3.2.4 无人潜航器的通信系统 23
3.3 适用于无人系统的通信网络 23
3.3.1 移动自组织网络 23
3.3.2 无线网状网络 29
3.3.3 移动自组织网络与无线网状网络的主要区别 34
第4章 无人系统的任务载荷 35
4.1 无人车的任务载荷 35
4.1.1 光电任务载荷 35
4.1.2 穿墙雷达 36
4.1.3 遥控消防水炮 37
4.1.4 工程机械设备 38
4.1.5 机械臂 38
4.1.6 气象设备 41
4.1.7 核生化探测设备 41
4.1.8 武器系统 42
4.2 无人机的任务载荷 43
4.2.1 光电吊舱 44
4.2.2 激光雷达 45
4.2.3 多光谱照相机 47
4.2.4 合成孔径雷达 48
4.2.5 气体检测仪 50
4.2.6 雷达生命探测仪 51
4.2.7 播撒系统 52
4.2.8 声光设备 53
4.2.9 应答器 54
4.3 无人艇的任务载荷 55
4.3.1 光电载荷 55
4.3.2 激光雷达 56
4.3.3 前视声呐 57
4.3.4 侧扫声呐 58
4.3.5 浅地层剖面仪 59
4.3.6 多波束测深系统 59
4.3.7 合成孔径声呐 60
4.3.8 水文监测传感器 61
4.3.9 吊放绞车 63
4.4 无人系统任务载荷的未来发展趋势 64
第5章 无人系统操控终端 66
5.1 操控终端的基本配置和功能 66
5.2 操控终端涉及的关键技术描述 67
5.3 无人车的操控终端 68
5.3.1 车载式操控终端 68
5.3.2 便携式操控终端 70
5.3.3 手持式操控终端 71
5.3.4 穿戴式操控终端 72
5.4 无人机地面站 73
5.4.1 军用级无人机地面站 74
5.4.2 行业级无人机地面站 76
5.4.3 消费级无人机地面站 80
5.4.4 通用化无人机地面站软件 81
5.5 无人艇的典型操控终端 83
5.5.1 固定式控制基站 84
5.5.2 便携式操控终端 85
5.5.3 手持式遥控器 85
5.6 多平台集群操控终端 87
5.6.1 无人机集群控制系统 87
5.6.2 空地异构无人平台控制系统 90
5.6.3 海上多域无人平台控制系统 92
5.7 辅助操控系统 94
5.7.1 立体视觉系统 94
5.7.2 基于彩色测距的士兵临场感系统 95
5.7.3 驾驶员感知和变化监测系统 96
5.7.4 装甲透视系统 97
5.7.5 超远程无人平台控制系统 98
5.7.6 脑机接口操控系统 98
5.7.7 手势控制系统 99
5.7.8 虚拟现实设备 100
5.8 无人系统操控终端的未来发展趋势 101
第6章 无人系统仿真测试 102
6.1 主要的智能机器人仿真软件 102
6.1.1 Gazebo 102
6.1.2 Webots 103
6.1.3 CoppeliaSim 104
6.2 主要的地面自动驾驶仿真软件 106
6.2.1 基于真实采集数据仿真软件 107
6.2.2 基于模拟生成数据的自动驾驶仿真软件 109
6.2.3 基于虚实合成数据的自动驾驶仿真软件 115
6.3 无人机软件在环仿真 119
6.3.1 APM/PX4 119
6.3.2 XTDrone 121
6.3 主要的水中无人平台仿真软件 122
6.4 仿真软件需要重点关注的方向 123
第7章 无人系统环境感知技术 125
7.1 单传感器环境感知技术 126
7.1.1 相机与计算机视觉 126
7.1.2 激光雷达 137
7.1.3 毫米波雷达 145
7.1.4 其他传感器 157
7.2 多模态信息融合技术 166
7.2.1 多模态融合技术的层次与分类原则 166
7.2.2 多特征基元融合 167
7.2.3 多传感器融合 171
7.2.4 多维度信息融合 175
7.3 定位、建图与导航技术 176
7.3.1 卫星定位导航系统 176
7.3.2 惯性导航系统 179
7.3.3 组合导航定位 180
7.3.4 SLAM系统及应用 181
第8章 无人系统运动规划与行为决策技术 183
8.1 无人系统运动规划 183
8.1.1 传统路径规划方法 185
8.1.2 基于采样的路径规划算法 189
8.1.3 运动规划算法原理 191
8.1.4 智能运动规划 193
8.1.5 运动规划算法发展趋势 195
8.2 无人系统行为决策 195
8.2.1 无人系统轨迹预测 196
8.2.2 基于规则的行为决策 201
8.2.3 基于马尔可夫决策过程的行为决策 202
第9章 无人系统自主控制技术 204
9.1 无人系统自主控制技术概述 204
9.1.1 自主无人控制系统简介 204
9.1.2 自主控制相关概念 205
9.2 无人系统运动模型 206
9.2.1 无人机动力学模型 206
9.2.2 无人车运动学模型 208
9.2.3 无人艇模型 211
9.3 无人系统运动控制技术 214
9.3.1 参考轨迹生成 214
9.3.2 线性控制技术 216
9.3.3 无人机系统运动控制 220
9.3.4 无人车系统运动控制 228
9.3.5 无人艇系统运动控制 232
9.4 无人系统控制安全 240
9.4.1 无人机系统安全控制 240
9.4.2 无人车系统安全控制 242
9.4.3 无人艇系统安全控制 245
第 10章 无人系统集群技术 250
10.1 无人系统集群技术概述 250
10.1.1 无人系统集群的定义及特点 250
10.1.2 无人系统集群的优势 251
10.1.3 无人系统集群的异构性 252
10.1.4 典型的无人系统集群 253
10.2 无人系统集群建模 254
10.2.1 同构集群模型 254
10.2.2 异构集群模型 255
10.2.3 生物学启发模型 257
10.3 无人系统集群协同运动与路径规划 258
10.3.1 无人集群协同运动方式 263
10.3.2 图分解法 265
10.3.3 基于采样的方法 266
10.3.4 基于数学优化的方法 268
10.3.5 基于生物启发的方法 269
10.4 无人系统集群协同控制 269
10.4.1 无人系统集群协同控制要素 270
10.4.2 无人机集群协同控制 271
10.4.3 无人车集群协同控制 274
10.4.4 无人艇集群协同控制 280
10.5 其他集群行为 284
10.5.1 智能交互技术 284
10.5.2 集群感知技术 285
参考文献 287
