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| 內容簡介： |
本书以小型机器人平台为应用背景，重点介绍自主导航的数学基础、原理及自主感知和定位技术、路径规划、避障等内容，为开展小型机器人平台的自主导航提供理论基础和方法。本书包含绪论、导航理论基础、惯性导航方法与原理、自主导航系统的环境感知、自主导航系统的定位技术、路径规划与避障、自主导航系统应用案例共7 章内容。
本书为高等学校自动化专业的本科生教材，也可作为控制科学与工程，导航、制导与控制，电气工程等专业的研究生教学用书，还可供从事自主智能控制工程的技术人员参考。
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| 關於作者： |
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主编毕业于哈尔滨工程大学，具有导航、制导与控制专业硕士及博士学位，一直从事导航领域的教学与科研工作，授课研究生《现代导航技术》课程。 通过多年的课程积累，掌握现代导航的基础理论、方法和原理，能深刻的剖析现代导航传感技术中的有源导航与无源导航中所涉及到的工作原理，能及时将先进的国防中的导航方法、导航技术特点、导航产品的突出成果等传授与学生，并能从中探寻所体现的严谨的态度、职业素养和科研的精神。目前已有课程讲义、课程应用案例、课程思政案例教学资源。完成教学改革项目《《现代导航技术》课程思政教学改革探索》。对教学内容的设计、教学手段的多样化、教学方法的灵活、教学成效的分析具有经验。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章绪论
1.1引言
1.2典型自主导航技术简介
1.2.1惯性导航
1.2.2天文导航
1.2.3地球物理场导航
1.2.4视觉导航
1.3自主导航的关键技术简介
1.4自主导航技术的应用领域
1.5自主导航技术的趋势
第2章导航理论基础
2.1常用坐标系
2.1.1常用坐标系的定义
2.1.2坐标变换
2.2地球物理特性
2.2.1地球参考椭球与曲率半径
2.2.2垂线、纬度与高程
2.2.3地球重力场
2.3运动方程及表示
2.3.1轮式机器人运动方程及表示
2.3.2小型无人机运动方程
2.4载体姿态及表示
2.4.1轮式机器人的姿态表示
2.4.2小型无人机的姿态表示
2.5本章小结
第3章惯性导航方法与原理
3.1惯性传感器
3.1.1陀螺仪
3.1.2加速度计
3.2惯性导航系统
3.2.1平台式惯性导航系统
3.2.2平台式惯性导航系统力学编排方程
3.2.3捷联式惯性导航系统
3.2.4捷联式惯性导航系统的力学编排方程
3.3组合导航系统
3.3.1组合导航的组合类型
3.3.2典型惯性组合导航系统
3.4多源信息融合方法
3.4.1信息融合的基本概念
3.4.2信息融合的常用方法
3.4.3卡尔曼滤波算法
3.5本章小结
第4章自主导航系统的环境感知
4.1环境感知常用传感器
4.1.1激光雷达原理及数据处理
4.1.2视觉传感器
4.1.3视觉传感器标定方法
4.1.4图像特征的提取匹配方法——SIFT算法
4.2环境建模
4.2.1二维环境地图建立
4.2.2三维环境地图建立
4.2.3环境地图比较与分析
4.3本章小结
第5章自主导航系统的定位技术
5.1SLAM数学基础及原理
5.1.1SLAM总体框架
5.1.2三维空间位姿表示
5.1.3SLAM问题的求解
5.2激光雷达SLAM
5.2.1Gmapping算法
5.2.2Cartographer 算法
5.2.3LOAM算法
5.3视觉SLAM
5.3.1ORBSLAM算法
5.3.2RGBDSLAM方法
5.4本章小结
第6章路径规划与避障
6.1路径规划概述
6.2路径规划的常用方法
6.2.1全局路径规划算法
6.2.2局部路径规划算法
6.3深度强化学习路径规划方法
6.4避障策略
6.5本章小结
第7章自主导航系统应用案例
7.1ROS及使用
7.1.1什么是ROS
7.1.2ROS架构
7.1.3相关名词解释
7.1.4ROS通信机制
7.1.5ROS使用简例
7.2激光雷达导航系统实例
7.2.1ROS中的导航功能简介
7.2.2导航机器人模型搭建
7.2.3激光雷达导航实现
7.3视觉导航系统实例
7.3.1深度相机模型实现
7.3.2深度相机建图导航实现
7.4机器人平台自主导航实例
7.4.1环境搭建
7.4.2仿真测试
7.5无人机平台自主导航实例
7.5.1实现框架
7.5.2环境搭建及仿真实现
7.6本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
本书在习近平新时代中国特色社会主义思想的指导下，将专业知识传授与价值观引领相结合，在专业教育中充分贯穿思想政治教育，协同育人。
自主导航技术在国民经济和国防建设中占有重要地位，是航空航天飞行器、水上载体和先进武器装备发展的关键环节，也是导航制导与控制领域重要的研究方向。依据控制科学与工程一级学科研究生核心课程指南，导航与制导系统及自主智能系统都是核心课程，课程旨在使学生比较系统地掌握导航与制导技术的基础理论、建模与仿真方法，以及新型导航技术（如智能机器人、无人机平台）；培养学生在系统感知、环境定位、路径规划、自主控制等领域的策略设计能力与工程实现能力。通过融合机器人学、控制理论等交叉学科知识，课程着力构建学生的全局技术视野，夯实智能导航系统研发的理论基础，提升复杂工程问题的综合解决能力。
本书以小型机器人平台为应用背景，重点介绍导航的数学基础、原理及自主感知和定位技术、路径规划、避障等内容，辅以典型案例，为开展小型机器人平台的自主导航提供理论基础和方法。全书共分为7章。
第1章绪论，主要讲述自主导航技术的基本概念、典型的自主导航方法、自主导航的关键技术及应用领域。
第2章导航理论基础，主要讲述导航常用坐标系及坐标系间的转换、地球的物理特性、机器人的动态及姿态数据模型等导航的数学基础知识。
第3章惯性导航方法与原理，主要讲述惯性导航的概念和组成、传感器及平台式和捷联式惯性导航系统、组合导航系统及多源信息融合方法。
第4章自主导航系统的环境感知，主要介绍小型机器人环境感知传感器、数据预处理及环境建图的方法等。
第5章自主导航系统的定位技术，以SLAM技术为核心，重点讲述SLAM技术的原理、基于扩展卡尔曼滤波的SLAM方法及RGBDSLAM方法。
第6章路径规划与避障，主要讲述路径规划的常用方法和避障策略等。
第7章自主导航系统应用案例，主要讲述机器人平台与无人机平台的应用案例。
由于编者的水平有限，书中难免存在错误和不当之处，敬请读者们批评指正。
编者
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