陆上无人系统行驶空间自主导航

第１ 章 陆上无人系统概述…………………………………………… １

１. １　 陆上无人系统简介 …………………………………………… １　

１. ２　 陆上无人系统现状与发展 …………………………………… ３　

１. ３　 陆上无人系统自主导航体系架构 …………………………… ９　

１. ４　 行驶空间概述 ………………………………………………… １２　

１. ５　 本书的主要内容 ……………………………………………… １４　

第２ 章 度量空间： 多传感器标定 ………………………………… １７

２. １　 双目相机成像与标定 ………………………………………… １７　

２. １. １　 相机模型与畸变校正……………………………………… １７　

２. １. ２　 双目相机成像原理与标定方法 …………………………… ２４　

２. １. ３　 双目相机标定实例………………………………………… ２６　

２. ２　 全景相机成像与标定 ………………………………………… ３５　

２. ２. １　 多项式通用相机模型……………………………………… ３５　

２. ２. ２　 全景相机系统空间感知模型 ……………………………… ３７　

２. ２. ３　 全景相机系统内参标定方法 ……………………………… ３９　

２. ２. ４　 全景相机系统外参标定方法 ……………………………… ４０　

２. ２. ５　 全景相机系统标定实例…………………………………… ４１　

２. ３　 激光雷达与相机的标定 ……………………………………… ４７　

２. ３. １　 激光雷达与相机联合感知模型 …………………………… ４７　

２. ３. ２　 激光雷达与相机联合标定实例 …………………………… ４９　

２. ４　 本章小结 ……………………………………………………… ５６　

第３ 章 度量空间： 全局地图构建 ………………………………… ５７

３. １　 地图构建技术概述 …………………………………………… ５７　

３. ２　 三维激光点云地图构建 ……………………………………… ６０　

３. ２. １　 投影图获取 ……………………………………………… ６１　

３. ２. ２　 特征提取 ………………………………………………… ６２　

３. ２. ３　 帧间位姿配准 …………………………………………… ６５　

３. ２. ４　 后端位姿优化 …………………………………………… ７０　

３. ３　 二维激光占据栅格地图构建 ………………………………… ７６　

３. ３. １　 激光扫描信息预处理……………………………………… ７７　

３. ３. ２　 关键点提取 ……………………………………………… ７９　

３. ３. ３　 扫描匹配与位姿优化……………………………………… ８１　

３. ３. ４　 栅格地图构建及更新……………………………………… ８６　

３. ４　 稀疏特征点云地图构建 ……………………………………… ８７　

３. ４. １　 视觉里程计 ……………………………………………… ８８　

３. ４. ２　 后端位姿优化 …………………………………………… ９３　

３. ４. ３　 稀疏特征点云地图构建…………………………………… ９７　

３. ５　 稠密彩色点云地图构建 ……………………………………… ９９　

３. ５. １　 稠密视差计算 …………………………………………… １００　

３. ５. ２　 多视图融合 ……………………………………………… １０５　

３. ６　 地空协同联合定位与建图 ………………………………… １１１　

３. ６. １　 系统框架 ………………………………………………… １１３　

３. ６. ２　 基于语义信息优化的激光里程计 ……………………… １１４　

３. ６. ３　 基于学习的交叉视角配准算法 ………………………… １１９　

３. ６. ４　 多视角位姿优化 ………………………………………… １２８　

３. ７　 本章小结 …………………………………………………… １３１　

第４ 章 语义空间： 图像信息语义理解 ………………………… １３３

４. １　 像素级语义分割 …………………………………………… １３３　

４. １. １　 从全连接到全卷积 ……………………………………… １３４　

４. １. ２　 优化算法 ………………………………………………… １４３　

４. １. ３　 像素级语义分割野外环境测试 ………………………… １４７　

４. ２　 图像目标检测、 定位与跟踪 ……………………………… １５１　

４. ２. １　 目标识别算法概述 ……………………………………… １５１　

４. ２. ２　 视觉目标跟踪 …………………………………………… １６３　

４. ３　 本章小结 …………………………………………………… １７３　

第５ 章 语义空间： 激光信息语义理解 ………………………… １７５

５. １　 激光点云目标检测 ………………………………………… １７６　

５. １. １　 三维目标的数学表达方法和基于分类器的分类策略 …… １７６　

５. １. ２　 难点及主流方法 ………………………………………… １７８　

５. ２　 激光点云目标检测方法设计 ……………………………… １８１　

５. ２. １　 极坐标栅格地图构建 …………………………………… １８１　

５. ２. ２　 可通行区域提取 ………………………………………… １８３　

５. ２. ３　基于全局运动补偿与混合高斯模型的

动态目标检测算法 ……………………………………… １８５　

５. ３　 激光点云语义模型识别方法 ……………………………… １９０　

５. ３. １　 三维点云的地面点滤波 ………………………………… １９３　

５. ３. ２　 点云分割 ………………………………………………… １９６　

５. ３. ３　 训练样本生成 …………………………………………… ２００　

５. ３. ４　 离线语义模型训练 ……………………………………… ２０１　

５. ３. ５　 点云块在线识别 ………………………………………… ２１２　

５. ３. ６　 激光点云语义模型识别测试 …………………………… ２１３　

５. ４　 本章小结 …………………………………………………… ２１５　

第６ 章 行为空间： 路径规划 …………………………………… ２１７

６. １　 代价地图构建 ……………………………………………… ２１８　

６. ２　 行为决策 …………………………………………………… ２１９　

６. ３　 全局路径规划 ……………………………………………… ２２０　

６. ３. １　 基于搜索的方法 ………………………………………… ２２２　

６. ３. ２　 基于采样的方法 ………………………………………… ２３６　

６. ４　 局部路径规划 ……………………………………………… ２３８　

６. ４. １　 非结构化环境下的局部路径规划 ……………………… ２４０　

６. ４. ２　 结构化环境下的局部路径规划 ………………………… ２４２　

６. ５　 本章小结 …………………………………………………… ２４９　

第７ 章 行为空间： 运动控制 …………………………………… ２５１

７. １　 车辆模型构建 ……………………………………………… ２５１　

７. １. １　 运动学模型构建 ………………………………………… ２５１　

７. １. ２　 动力学模型构建 ………………………………………… ２５６　

７. ２　 路径跟踪与控制 …………………………………………… ２６２　

７. ２. １　 运动控制问题描述 ……………………………………… ２６３　

７. ２. ２　 局部参考轨迹特征分析 ………………………………… ２６４　

７. ２. ３　 控制器设计 ……………………………………………… ２６７　

７. ２. ４　 运动控制系统的稳定条件分析 ………………………… ２７４　

７. ３　 本章小结 …………………………………………………… ２８２　

第８ 章 行驶空间自主导航系统实例 …………………………… ２８３

８. １　 度量空间构建实例 ………………………………………… ２８３　

８. １. １　 测试数据来源 …………………………………………… ２８４　

８. １. ２　 稀疏点云地图构建 ……………………………………… ２８５　

８. ２　 语义空间构建实例 ………………………………………… ２８７　

８. ２. １　 测试数据来源 …………………………………………… ２８８　

８. ２. ２　 全景语义分割实例 ……………………………………… ２８８　

８. ３　 行为空间构建实例 ………………………………………… ２８９　

８. ３. １　 多源信息融合与局部地图构建 ………………………… ２９０　

８. ３. ２　 自主驾驶决策与规划 …………………………………… ２９１　

８. ４　 行驶空间协同实例 ………………………………………… ２９５　

８. ４. １　 空地无人平台协同实例 ………………………………… ２９５　

８. ４. ２　 无人车跟驰实例 ………………………………………… ２９９　

８. ５　 本章小结 …………………………………………………… ３０２　

参考文献 …………………………………………………………… ３０５