无人水面机器人

目录 丛书前言一 丛书前言二 前言 1 绪论 1 1.1 水面机器人概念 1 1.2 水面机器人研究现状 2 1.2.1 水面机器人的关键技术研究现状 2 1.2.2 国内外主要的水面机器人产品 5 1.3 水面机器人技术展望 12 1.4 水面机器人的应用 12 1.4.1 水面机器人民用领域的应用 13 1.4.2 水面机器人军用领域的应用 14 参考文献 15 2 水面机器人总体技术 17 2.1 水面机器人系统构成与划分 17 2.1.1 动力与推进系统 18 2.1.2 智能控制系统 34 2.1.3 环境感知系统 36 2.1.4 集成监控系统 38 2.1.5 通信与导航系统 39 2.1.6 任务载荷系统 42 2.1.7 水面机器人的布放回收 50 2.2 水面机器人总体设计技术 54 2.2.1 设计原则、阶段划分、方法与流程 54 2.2.2 艇型设计 61 2.2.3 结构设计 66 2.2.4 设计与应用实例 70 参考文献 85 3 水面机器人通信与导航技术 88 3.1 无线电通信技术 88 3.1.1 无线电通信系统的基本构成 88 3.1.2 无线电通信技术的发展趋势 89 3.1.3 无线电通信在水面机器人领域的应用 90 3.2 卫星通信技术 90 3.2.1 卫星通信的基本概况 90 3.2.2 卫星通信的特点 91 3.2.3 卫星通信的应用 92 3.2.4 卫星通信在水面机器人领域的应用 92 3.3 卫星导航技术 93 3.3.1 卫星导航技术的基本概况 93 3.3.2 卫星导航在水面机器人领域的应用 95 3.4 天文导航技术 96 3.4.1 天文导航技术的特点 97 3.4.2 天文导航在军事上的应用 97 3.4.3 天文导航的发展趋势 98 3.4.4 天文导航技术目前存在的问题 99 3.4.5 天文导航技术在水面机器人领域的应用前景 100 3.5 组合导航技术 100 3.5.1 组合导航系统的构成 100 3.5.2 组合导航系统的原理 101 3.5.3 组合导航系统常用的导航滤波算法 102 3.5.4 组合导航在水面机器人领域的应用 102 参考文献 103 4 水面机器人航行控制技术 105 4.1 水面机器人航行仿真模型 105 4.2 无模型控制技术 109 4.2.1 PID控制 110 4.2.2 S面控制 114 4.2.3 仿真试验 116 4.3 抗干扰控制技术 118 4.3.1 滑模控制 119 4.3.2 反步法 129 4.3.3 自抗扰控制 133 4.4 容错控制技术 138 4.4.1 主动容错控制 139 4.4.2 被动容错控制 144 4.4.3 热点与难点 147 参考文献 148 5 水面机器人自主感知技术 152 5.1 雷达目标感知技术 152 5.1.1 雷达目标检测技术 152 5.1.2 雷达目标跟踪技术 171 5.2 光学目标感知技术 185 5.2.1 光学图像预处理技术 186 5.2.2 光学目标检测跟踪技术 203 5.2.3 光学目标识别技术 206 参考文献 210 6 水面环境建模技术 212 6.1 水面局部环境建模方法 212 6.2 多传感器融合的模型改进方法 214 6.2.1 多传感器立体标定方法 214 6.2.2 多传感器立体校正方法 221 6.2.3 多传感器融合方法 227 参考文献 230 7 自主决策与规划技术 231 7.1 水面机器人自主性 231 7.1.1 无人系统自主性 231 7.1.2 水面机器人自主性等级的划分及评价 232 7.2 水面机器人任务规划 233 7.2.1 任务规划类型 234 7.2.2 任务规划特点 234 7.2.3 任务规划方法 235 7.3 水面机器人路径规划 236 7.3.1 路径规划系统 237 7.3.2 路径规划方法 238 7.3.3 全局路径规划 246 7.3.4 局部路径规划 248 7.3.5 近域反应式危险规避 254 参考文献 271 8 水面机器人协同技术 273 8.1 水面机器人协同技术概述 273 8.1.1 水面机器人协同技术进展 273 8.1.2 水面机器人的协同任务 274 8.2 水面机器人智能集群协同作业技术 276 8.2.1 水面区域协同搜索技术 276 8.2.2 水面目标协同围捕技术 281 8.3 水面机器人编队规划技术 300 8.3.1 水面机器人全局编队规划技术 300 8.3.2 水面机器人编队避碰规划技术 312 8.3.3 水面机器人群编队规划流程 315 8.3.4 水面机器人编队规划仿真试验 317 8.4 水面机器人编队控制技术 321 8.4.1 水面机器人编队系统组织方式 321 8.4.2 水面机器人编队控制器结构 324 8.4.3 水面机器人编队控制器设计 327 8.4.4 水面机器人编队控制仿真验证 332 8.5 跨域多平台协同技术展望 335 参考文献 337 索引 341 彩图