智能无人集群技术及应用

本书系统介绍了智能无人集群技术及应用的理论、技术与方法实践本书内容涵盖了智能感知、智能协同导航、智能规划与决策和有人无人协同四部分：智能感知部分，主要介绍无人系统的传感器技术、无人系统的环境感知技术和无人系统的多源智能信息融合技术，从“传感—感知——信息融合”成体系实现无人系统的智能感知；智能协同导航部分，主要包括地空无人平台惯性基自主导航、基于跨域集群节点相对观测的协同导航和基于环境认知的多源智能协同导航；有人无人协同部分，主要包括有人无人协同的内涵与关键技术、空中有人无人协同和地面有人无人协同，阐述空中、地面的有人无人协同样式和关键技术。

于瑞航，男，1988年出生，山东莱西人。2017年获国防科技大学智能科学学院控制科学与工程专业博士学位，现任智能科学学院自动化系讲师，主要从事组合导航及重力测量方向研究。

11智能无人集群技术的基本概念与特点 111智能无人集群技术的基本概念 112智能无人集群技术的发展特点 12智能无人集群技术体系 121无人智能感知 122无人智能指挥 123无人智能控制 124无人智能体系 13智能无人集群技术发展面临的挑战 14智能无人集群技术在军事领域的发展展望 第一部分智能感知 第2章无人系统的传感器技术 21用于无人系统环境感知的典型传感器 211相机 212激光雷达 213毫米波雷达 22即插即用的传感器标定技术 221相机的自标定技术222激光雷达的自标定 223激光雷达与相机的联合标定 23车辆状态的智能感知技术 231车辆的运动速度感知 232车辆打滑与淤陷状态的判别 第3章无人系统的环境感知技术 31地形建模技术 311三维地形建模技术 312地表材质分类技术 313可通行区域分割技术 32地物检测与识别技术 33运动目标的跟踪与预测技术 331单运动目标稳定检测与跟踪技术 332多运动目标的检测与轨迹预测技术 34无人机机载目标检测与识别 341基于视觉的单机目标检测与识别技术 342复杂场景下的目标检测识别技术 第4章无人系统的多源智能信息融合 41异质传感器信息融合 411可见光图像与激光雷达点云的信息融合 412可见光图像与毫米波雷达的信息融合 42跨平台/跨视角信息融合 421融合车载激光雷达与卫星图片的匹配 定位技术 422融合前视图像与俯视地图信息的类人 导航技术 第二部分智能协同导航 第5章地空无人平台惯性基自主导航 51地空无人平台惯性基自主导航系统总体设计511惯性基自主导航系统体系架构 512惯性基智能导航算法 52微陀螺模态交换/偏振光组合定向技术 521基于微陀螺模态交换的自寻北方法 522基于大气偏振光场的抗差定向方法 523基于微陀螺模态交换/偏振光的组合 定向技术 53惯性基自主导航系统技术与应用 531惯性基自主导航系统技术 532惯性基自主导航系统在地空无人平台的 应用 第6章基于跨域集群节点相对观测的协同导航 61协同导航相对观测方法 611基于相对测距的定位方法 612跨域交叉视图相对定位 62跨域集群时空一致性标定方法 621基于自组网系统的集群时间标定方法 622基于测距的集群空间分布标定方法 63基于惯性/视觉/测距多源观测的导航 631单节点导航系统非线性建模方法 632集群相对测距观测建模 633集群相对视觉观测建模 634基于多源观测的协同导航状态优化 64基于相对观测的协同导航系统技术及 应用案例 第7章基于环境认知的多源智能协同导航 71基于环境认知的多源智能协同导航总体 设计 72导航场景退化条件下协同感知与联合建图 721基于多传感器的无人集群时空联合配准 技术 722基于多节点共视关联的联合建图 73基于Mask2Former的视觉语义监督激光 雷达点云语义分割算法74基于多节点稀疏信息联合优化的无人协同 定位 75基于环境认知的多源智能协同导航系统 技术及应用 751多源智能协同导航系统技术 752多源智能协同导航系统在智能无人集群 中的应用 第三部分智能规划与决策 第8章智能规划与决策概述 81智能规划与决策的基本概念 811规划的概念 812决策的概念 813规划与决策的关系 814作战任务规划 815智能规划技术的作用意义 82智能规划与决策的发展历程 821理论探索发展历程 822应用研究发展历程 823工程实现发展历程 83智能规划与决策主要方法及研究现状 831仿生学方法 832人工势场函数法 833几何学方法 834经典搜索法 835进化学习法 第9章无人机集群规划与决策 91无人机集群规划与决策的内涵及挑战 911无人机集群规划与决策的内涵 912无人机集群规划与决策的主要挑战 92无人机集群区域覆盖搜索规划方法921面向集群区域覆盖搜索的速度域建模 922基于相对互惠模型的集群覆盖搜索优化 方法 93无人机集群自组织任务规划方法 931网络化条件下集群自组织任务规划问题 建模 932基于团队定向问题的集群自组织任务规划 方法 94无人机集群分布式机载航路自主重规划 方法 941基于多分辨率小波分解在线态势建图的 改进标签实时航路重规划方法 942基于X-Plane的分布式机载航路重规划 半实物仿真实验 第10章智能弹群规划与决策 101智能弹群系统组网通信架构与任务 规划系统结构设计 1011智能弹群协同任务规划系统结构 1012基于飞行自组网的智能弹群任务 规划模型设计 102智能弹群的群智规划与决策方法 1021智能弹群的预先任务分配方法 1022智能弹群的预先突防航迹规划 技术 1023动态蚁群分工算法模型设计 1024智能弹群的在线任务重分配方法 1025智能弹群的在线协同航迹规划 技术 103分布式在线协同任务规划技术 1031自组织分布式在线协同任务规划建模 1032基于分布式蚁群算法的自组织在线协同 任务规划技术 1033基于树搜索和max-sum的分布式侦察 监视规划技术 第四部分有人-无人协同 第11章有人-无人协同的内涵 111协同的根源 1111能力互补产生协同需求 1112有效协同带动能力提升 1113有人-无人协同的定义 112协同的典型模式 1121无人为主，有人指挥 1122有人为主，无人配合 1123双向互补，无缝互动 113协同关键技术 1131对抗环境下有人-无人协同系统能力 互补机理 1132有人-无人系统分布式感知信息的 传递机制与态势演化的预测估计 1133有人-无人系统应对意外事件的协同 决策机制与自主行为的实时规划 114协同面临的挑战 1141互联互通互操作难 1142人机互信互理解难 1143互补机制形成难 第12章空中有人-无人协同：忠诚僚机 121空中有人-无人协同样式 1211前出投弹战机 1212随队忠诚僚机 1213灵巧指挥僚机 122空中有人-无人协同研究现状 1221忠诚僚机项目 1222从无人战斗僚机到无人加油僚机 1223有人直升机与无人协同 123空中有人-无人协同关键技术 1231有人-无人系统协同控制体系结构 1232有人-无人机系统人-机协作与人-机 交互 1233有人-无人机系统协同感知、信息共享 与态势理解 1234有人-无人机系统协同决策、协同规划 与编队控制 第13章地面有人-无人协同：智能分队 131地面有人-无人协同样式 1311协同侦察 1312协同打击 1313协同保障 132地面有人-无人协同研究现状 1321勇士系列项目 1322X班组项目 1323OFFSET项目 133地面有人-无人协同关键技术 1331作战编组体系集成与动态重构技术 1332街巷环境并行多维感知与态势生成 技术 1333空地协同多目标跟踪与打击技术 1334人机协同决策与规划技术 参考文献