无人系统基础

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本书是从事无人系统自主、智能控制相关工作的入门教材。编者从一般无人系统的知识入手，分享了在开发实际无人驾驶系统中积累的经验。本书共8章，第1章介绍无人系统的概念、意义、研究现状和发展趋势；第2章论述动态环境下无人系统的自主控制架构；第3章给出基于机器人操作系统ROS的程序设计方法；第4章设计无人驾驶数据采集系统；第5章组建无人驾驶定位系统；第6章开发无人驾驶环境感知系统；第7章研制无人驾驶规划决策系统；第8章构建无人驾驶执行控制系统。本书既可作为高等学校工业人工智能课程的教材，也可作为无人系统开发人员的技术参考书。

出版说明
前言
第1章 绪论
1.1 无人系统的概念和意义
1.2 无人系统的研究现状
1.2.1 无人车现状
1.2.2 无人机现状
1.2.3 无人水下潜航器现状
1.2.4 无人水面艇现状
1.3 无人系统中人工智能技术的发展趋势
1.4 习题
参考文献
第2章 无人系统的自主控制架构
2.1 无人系统自主性的定义和等级划分
2.2 未知动态环境下自主控制架构
2.2.1 概述
2.2.2 无人系统硬件平台
2.2.3 机器人操作系统
2.2.4 环境感知系统
2.2.5 定位系统
2.2.6 规划决策系统
2.2.7 执行控制系统
2.2.8 人机交互系统
2.2.9 自主学习
2.3 习题
参考文献
第3章 机器人操作系统ROS
3.1 ROS的基本概念
3.2 Ubuntu环境下ROS的安装
3.3 ROS话题的发布与订阅示例程序
3.3.1 workspace和package的创建
3.3.2 话题发布程序的编写
3.3.3 话题订阅程序的编写
3.3.4 ROS程序的编译
3.3.5 环境变量的设置
3.3.6 ROS程序的执行
3.3.7 基于rviz的数据可视化
3.4 基于roslaunch的多节点同时启动
3.5 基于rosbag的数据记录与回放
3.6 习题
参考文献
第4章 无人驾驶数据采集系统
4.1 激光雷达数据采集
4.1.1 激光雷达概述
4.1.2 基于ROS的激光雷达数据可视化
4.2 摄像机数据采集
4.2.1 摄像机概述
4.2.2 基于ROS的摄像机驱动
4.3 GPS/IMU数据采集
4.3.1 GPS/IMU概述
4.3.2 基于ROS的GPS/IMU驱动
4.4 毫米波雷达数据采集
4.4.1 毫米波雷达概述
4.4.2 基于ROS的毫米波雷达数据可视化
4.5 超声波雷达数据采集
4.5.1 超声波雷达概述
4.5.2 超声波雷达的嵌入式驱动
4.6 轮速编码器数据采集
4.6.1 轮速编码器概述
4.6.2 轮速编码器的嵌入式驱动
4.7 习题
参考文献
第5章 无人驾驶定位系统
5.1 载波相位差分（RTK）技术
5.2 基于GPS/IMU的组合导航
5.2.1 组合导航系统的基本构成
5.2.2 基于扩展卡尔曼滤波的组合导航
5.3 基于激光雷达的SLAM算法
5.3.1 SLAM问题描述
5.3.2 坐标变换
5.3.3 李群、李代数
5.3.4 前端里程计
5.3.5 地图创建
5.3.6 回环检测
5.3.7 后端图优化
5.4 习题
参考文献
第6章 无人驾驶环境感知系统
6.1 传统的环境感知技术
6.1.1 基于激光雷达的障碍物检测
6.1.2 基于激光雷达的动态目标跟踪
6.1.3 基于激光雷达的路缘石检测
6.1.4 基于摄像机的车道线检测
6.2 基于深度学习的环境感知技术
6.2.1 卷积神经网络（CNN）
6.2.2 通用目标检测架构
6.2.3 基于摄像机的交通信号灯识别
6.2.4 基于摄像机的限速标志识别
6.2.5 基于摄像机的车道线识别
6.2.6 基于激光雷达的目标识别
6.3 习题
参考文献
第7章 无人驾驶规划决策系统
7.1 基于电子地图的参考路径生成
7.1.1 百度地图JS API
7.1.2 Qt内嵌浏览器及JS端与Qt端的信息交互
7.1.3 电子地图平台的网络通信
7.1.4 参考路径生成
7.2 基于Frenet的低速无人车路径动态规划
7.2.1 Frenet坐标系定义
7.2.2 基于车载传感器的无人车Frenet坐标确定
7.2.3 Frenet坐标系下路径备选集合的构建
7.2.4 路径备选集合向全局坐标系的转换
7.2.5 障碍物碰撞检测及很优路径选取
7.3 基于A*算法的无人车全局路径规划
7.3.1 图搜索算法基础
7.3.2 Dijkstra算法及很好优先搜索（BFS）算法
7.3.3 A*算法
7.3.4 Hybrid A*算法
7.4 习题
参考文献
第8章 无人驾驶执行控制系统
8.1 线控技术概述
8.1.1 线控转向系统
8.1.2 线控制动系统
8.1.3 线控加速系统
8.2 基于几何追踪方法的前轮转角控制
8.2.1 自行车模型
8.2.2 前轮转角嵌入式控制器
8.3 轮速嵌入式控制器
8.4 习题
参考文献