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本書是從事無人系統(tǒng)自主、智能控制相關(guān)工作的入門教材。編者從一般無人系統(tǒng)的知識(shí)入手，分享了在開發(fā)實(shí)際無人駕駛系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗(yàn)。本書共8章，第1章介紹無人系統(tǒng)的概念、意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；第2章論述動(dòng)態(tài)環(huán)境下無人系統(tǒng)的自主控制架構(gòu)；第3章給出基于機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS的程序設(shè)計(jì)方法；第4章設(shè)計(jì)無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第5章組建無人駕駛定位系統(tǒng)；第6章開發(fā)無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)；第7章研制無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)；第8章構(gòu)建無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)。
本書既可作為高等學(xué)校工業(yè)人工智能課程的教材，也可作為無人系統(tǒng)開發(fā)人員的技術(shù)參考書。

2016年至今，本書編寫團(tuán)隊(duì)依托東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院一流學(xué)科建設(shè)平臺(tái)項(xiàng)目和東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研儀器采購(gòu)及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制項(xiàng)目無人地面車，組建了無人駕駛實(shí)驗(yàn)室，開展了無人駕駛關(guān)鍵技術(shù)研究�；趪�(guó)內(nèi)外開源項(xiàng)目，本書編寫團(tuán)隊(duì)在無人車自主環(huán)境感知、導(dǎo)航定位、規(guī)劃決策和執(zhí)行控制方面取得了一些有價(jià)值的研究成果。其中，基于64線激光雷達(dá)、攝像頭、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)、行車計(jì)算機(jī)和線控底盤建立了無人駕駛實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；開發(fā)了基于人工智能的環(huán)境感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了行人/車輛/車道線/路沿/限速標(biāo)識(shí)/交通信號(hào)燈識(shí)別、障礙物檢測(cè)及動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤；設(shè)計(jì)了基于組合導(dǎo)航系統(tǒng)和激光雷達(dá)SLAM的無人駕駛定位算法；提出了基于信息融合的路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，從而使無人車具備路徑跟蹤和自動(dòng)避障能力；基于幾何追蹤法開發(fā)了前輪轉(zhuǎn)角嵌入式控制器，并基于數(shù)字PID技術(shù)設(shè)計(jì)了控制輪速的嵌入式程序；利用上述成果實(shí)現(xiàn)了無人駕駛實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境下的自主行駛。
本書從一般無人系統(tǒng)的知識(shí)入手，分享了編寫團(tuán)隊(duì)在開發(fā)實(shí)際無人駕駛系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗(yàn)。全書包括8章，第1章涉及無人系統(tǒng)的概念、意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；第2章描述了動(dòng)態(tài)環(huán)境下無人系統(tǒng)的自主控制架構(gòu)；第3章講解了基于機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS的程序設(shè)計(jì)方法；第4章開發(fā)了無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第5章設(shè)計(jì)了無人駕駛定位系統(tǒng)；第6章討論了無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)的構(gòu)成；第7章給出了無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；第8章論述了無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)的開發(fā)過程。
本書由楊光紅、王俊生主編。其中，第1、2章由王俊生和楊光紅編寫；第3章、第4章的41和43節(jié)、第7章的72節(jié)由王希哲編寫；第4章的42節(jié)、第5章的51節(jié)、第6章的614節(jié)和623節(jié)由呂宸昕編寫；第4章的44~46節(jié)由袁遠(yuǎn)編寫；第5章的53節(jié)、第6章的611節(jié)和612節(jié)由任高月和魯紅權(quán)編寫；第6章的613節(jié)和624節(jié)由毛立巍編寫；第6章的621節(jié)和626節(jié)由吳文昌編寫；第6章的622節(jié)和625節(jié)由劉霄漢編寫；第7章的71節(jié)由王興編寫；第5章的52節(jié)、第7章的73節(jié)由劉東升編寫；第8章由王乾編寫；第4章的47節(jié)、第5章的54節(jié)、第6章的63節(jié)、第7章的74節(jié)由王俊生編寫。王俊生對(duì)本書進(jìn)行了多次審核和校對(duì)。在編寫過程中參閱的相關(guān)文獻(xiàn)和開源工程已列入本書的參考文獻(xiàn)中，在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示誠(chéng)摯的謝意。
限于編者水平，書中難免存在不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

出版說明
前言
第1章緒論
11無人系統(tǒng)的概念和意義
12無人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
121無人車現(xiàn)狀
122無人機(jī)現(xiàn)狀
123無人水下潛航器現(xiàn)狀
124無人水面艇現(xiàn)狀
13無人系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
14習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章無人系統(tǒng)的自主控制架構(gòu)
21無人系統(tǒng)自主性的定義和等級(jí)劃分
22未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境下自主控制架構(gòu)
221概述
222無人系統(tǒng)硬件平臺(tái)
223機(jī)器人操作系統(tǒng)
224環(huán)境感知系統(tǒng)
225定位系統(tǒng)
226規(guī)劃決策系統(tǒng)
227執(zhí)行控制系統(tǒng)
228人機(jī)交互系統(tǒng)
229自主學(xué)習(xí)
23習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第3章機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS
31ROS的基本概念
32Ubuntu環(huán)境下ROS的安裝
33ROS話題的發(fā)布與訂閱示例程序
331workspace和package的創(chuàng)建
332話題發(fā)布程序的編寫
333話題訂閱程序的編寫
334ROS程序的編譯
335環(huán)境變量的設(shè)置
336ROS程序的執(zhí)行
337基于rviz的數(shù)據(jù)可視化
34基于roslaunch的多節(jié)點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)
35基于rosbag的數(shù)據(jù)記錄與回放
36習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第4章無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
41激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集
411激光雷達(dá)概述
412基于ROS的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可視化
42攝像機(jī)數(shù)據(jù)采集
421攝像機(jī)概述
422基于ROS的攝像機(jī)驅(qū)動(dòng)
43GPS/IMU數(shù)據(jù)采集
431GPS/IMU概述
432基于ROS的GPS/IMU驅(qū)動(dòng)
44毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)采集
441毫米波雷達(dá)概述
442基于ROS的毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)可視化
45超聲波雷達(dá)數(shù)據(jù)采集
451超聲波雷達(dá)概述
452超聲波雷達(dá)的嵌入式驅(qū)動(dòng)
46輪速編碼器數(shù)據(jù)采集
461輪速編碼器概述
462輪速編碼器的嵌入式驅(qū)動(dòng)
47習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第5章無人駕駛定位系統(tǒng)
51載波相位差分（RTK）技術(shù)
52基于GPS/IMU的組合導(dǎo)航
521組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基本構(gòu)成
522基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的組合導(dǎo)航
53基于激光雷達(dá)的SLAM算法
531SLAM問題描述
532坐標(biāo)變換
533李群、李代數(shù)
534前端里程計(jì)
535地圖創(chuàng)建
536回環(huán)檢測(cè)
537后端圖優(yōu)化
54習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第6章無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)
61傳統(tǒng)的環(huán)境感知技術(shù)
611基于激光雷達(dá)的障礙物檢測(cè)
612基于激光雷達(dá)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤
613基于激光雷達(dá)的路緣石檢測(cè)
614基于攝像機(jī)的車道線檢測(cè)
62基于深度學(xué)習(xí)的環(huán)境感知技術(shù)
621卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）
622通用目標(biāo)檢測(cè)架構(gòu)
623基于攝像機(jī)的交通信號(hào)燈識(shí)別
624基于攝像機(jī)的限速標(biāo)志識(shí)別
625基于攝像機(jī)的車道線識(shí)別
626基于激光雷達(dá)的目標(biāo)識(shí)別
63習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第7章無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)
71基于電子地圖的參考路徑生成
711百度地圖JS API
712Qt內(nèi)嵌瀏覽器及JS端與Qt端的信息交互
713電子地圖平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信
714參考路徑生成
72基于Frenet的低速無人車路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃
721Frenet坐標(biāo)系定義
722基于車載傳感器的無人車Frenet坐標(biāo)確定
723Frenet坐標(biāo)系下路徑備選集合的構(gòu)建
724路徑備選集合向全局坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換
725障礙物碰撞檢測(cè)及路徑選取
73基于A*算法的無人車全局路徑規(guī)劃
731圖搜索算法基礎(chǔ)
732Dijkstra算法及優(yōu)先搜索（BFS）算法
733A*算法
734Hybrid A*算法
74習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第8章無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)
81線控技術(shù)概述
811線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
812線控制動(dòng)系統(tǒng)
813線控加速系統(tǒng)
82基于幾何追蹤方法的前輪轉(zhuǎn)角控制
821自行車模型
822前輪轉(zhuǎn)角嵌入式控制器
83輪速嵌入式控制器
84習(xí)題
參考文獻(xiàn)

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