水面無(wú)人艇智能感知與導(dǎo)航技術(shù)

第1章 無(wú)人艇概述 1
1.1　智能無(wú)人系統(tǒng) 1
1.1.1　無(wú)人艇簡(jiǎn)介 2
1.1.2　優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn) 2
1.2　無(wú)人艇的發(fā)展概況 3
1.2.1　國(guó)際發(fā)展概況 3
1.2.2　國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 6
1.3　無(wú)人艇的關(guān)鍵技術(shù) 9
1.4　本書(shū)內(nèi)容簡(jiǎn)介 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 無(wú)人艇設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13
2.1　無(wú)人艇艇體設(shè)計(jì) 13
2.1.1　技術(shù)參數(shù) 14
2.1.2　船只結(jié)構(gòu)與岸基設(shè)備 15
2.2　無(wú)人艇系統(tǒng)架構(gòu) 16
2.2.1　軟件架構(gòu) 16
2.2.2　通信架構(gòu) 17
2.2.3　電氣系統(tǒng)架構(gòu) 17
2.3　無(wú)人艇感知系統(tǒng) 18
2.3.1　定位 18
2.3.2　姿態(tài)測(cè)量 19
2.3.3　雷達(dá)感知 19
2.3.4　視覺(jué)感知 20
2.4　無(wú)人艇信息監(jiān)控中心 21
2.4.1　航控與航線(xiàn)界面 22
2.4.2　電力與燈光界面 28
2.4.3　拍照與錄像界面 29
2.4.4　文件列表與系統(tǒng)設(shè)置 30
2.5　其他無(wú)人艇簡(jiǎn)介 32
2.5.1　USV120 32
2.5.2　USV100 33
參考文獻(xiàn) 34
第3章 基于視覺(jué)的無(wú)人艇感知技術(shù) 35
3.1　現(xiàn)有水面目標(biāo)檢測(cè)算法 36
3.2　水面高效實(shí)時(shí)小目標(biāo)檢測(cè) 37
3.2.1　算法結(jié)構(gòu) 38
3.2.2　數(shù)據(jù)集構(gòu)建 41
3.2.3　實(shí)驗(yàn)與分析 45
3.3　水面高光照?qǐng)鼍跋碌哪繕?biāo)檢測(cè) 51
3.3.1　算法模型及原理分析 51
3.3.2　數(shù)據(jù)集構(gòu)建 58
3.3.3　實(shí)驗(yàn)與分析 60
3.4　水面目標(biāo)跟蹤 63
3.4.1　相關(guān)濾波理論 64
3.4.2　跟蹤算法的基本流程與尺度自適應(yīng)改進(jìn) 65
3.4.3　檢測(cè)跟蹤融合算法設(shè)計(jì) 66
3.4.4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 70
參考文獻(xiàn) 71
第4章 基于激光雷達(dá)的無(wú)人艇感知技術(shù) 75
4.1　基于3D激光雷達(dá)的水面目標(biāo)檢測(cè)算法 75
4.1.1　點(diǎn)云目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)VoxelNet算法設(shè)計(jì) 75
4.1.2　算法評(píng)價(jià)指標(biāo) 78
4.1.3　面向水面環(huán)境算法的優(yōu)化及驗(yàn)證 79
4.2　多傳感器融合方案及實(shí)現(xiàn) 82
4.2.1　傳感器數(shù)據(jù)融合方案設(shè)計(jì) 83
4.2.2　傳感器數(shù)據(jù)空間標(biāo)定實(shí)現(xiàn) 86
4.2.3　D-S證據(jù)理論 90
4.2.4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析 91
4.3　基于融合算法的水面目標(biāo)檢測(cè) 93
4.3.1　基于3D激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)算法的驗(yàn)證與分析 93
4.3.2　激光雷達(dá)與視覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)融合的驗(yàn)證和分析 99
4.3.3　小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 101
第5章 無(wú)人艇路徑規(guī)劃技術(shù) 102
5.1　全局路徑規(guī)劃 103
5.1.1　全局路徑規(guī)劃分析 103
5.1.2　全局路徑規(guī)劃算法 106
5.2　局部路徑規(guī)劃 111
5.2.1　基于避障的方法 111
5.2.2　基于模型的方法 112
5.2.3　基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法 112
5.2.4　基于COLREGs的無(wú)人艇動(dòng)態(tài)避障算法 121
參考文獻(xiàn) 139
第6章 無(wú)人艇深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法仿真訓(xùn)練平臺(tái) 140
6.1　仿真訓(xùn)練平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 140
6.1.1　航行環(huán)境模塊 141
6.1.2　無(wú)人艇模型模塊 143
6.1.3　環(huán)境感知模塊 145
6.1.4　數(shù)據(jù)通信模塊 148
6.1.5　導(dǎo)航避障模塊 149
6.1.6　運(yùn)動(dòng)控制模塊 149
6.2　系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)驗(yàn)證 149
6.2.1　運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集實(shí)驗(yàn) 150
6.2.2　無(wú)人艇旋回實(shí)驗(yàn) 150
6.2.3　無(wú)人艇緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn) 152
6.3　算法的訓(xùn)練、測(cè)試與部署 153
6.3.1　實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置 153
6.3.2　算法訓(xùn)練實(shí)驗(yàn) 154
6.3.3　算法測(cè)試實(shí)驗(yàn) 157
6.3.4　無(wú)人艇實(shí)際部署驗(yàn)證 159
附錄A 162
附錄B 175