目錄
前言
縮略語(yǔ)
第1章 緒論 1
1.1 智能無(wú)人系統(tǒng)概述 1
1.2 多運(yùn)動(dòng)體智能無(wú)人系統(tǒng)協(xié)同導(dǎo)航與控制研究現(xiàn)狀 7
1.2.1 多運(yùn)動(dòng)體智能無(wú)人系統(tǒng)體系架構(gòu)簡(jiǎn)介 7
1.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 8
1.2.3 高穿透力低頻磁場(chǎng)及測(cè)距測(cè)向方法研究現(xiàn)狀 9
1.2.4 協(xié)同定位算法研究現(xiàn)狀 12
1.2.5 SLAM研究現(xiàn)狀 16
1.2.6 智能規(guī)劃與編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀.19
1.3 多運(yùn)動(dòng)體智能無(wú)人系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題 24
1.3.1 測(cè)距測(cè)向關(guān)鍵問(wèn)題 24
1.3.2 協(xié)同定位與導(dǎo)航關(guān)鍵問(wèn)題 25
1.3.3 同時(shí)定位與地圖協(xié)同構(gòu)建關(guān)鍵問(wèn)題 25
1.3.4 智能規(guī)劃與編隊(duì)控制關(guān)鍵問(wèn)題 26
1.4 內(nèi)容與章節(jié)安排 26
第2章 無(wú)線電傳感器及測(cè)距測(cè)向 28
2.1 無(wú)線電傳感器 28
2.1.1 信號(hào)強(qiáng)度類(lèi)無(wú)線電傳感器 28
2.1.2 信號(hào)傳輸類(lèi)無(wú)線電傳感器 29
2.2 無(wú)線電測(cè)距方法 31
2.2.1 基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示的無(wú)線電測(cè)距方法 31
2.2.2 基于TOF偽距的無(wú)線電測(cè)距方法 33
2.2.3 UWB多節(jié)點(diǎn)自組織互測(cè)距方法 49
2.3 無(wú)線電測(cè)向方法 63
2.3.1 基于比幅法的無(wú)線電測(cè)向方法 63
2.3.2 基于干涉儀法的無(wú)線電測(cè)向方法 64
2.3.3 基于空間譜法的無(wú)線電測(cè)向方法 72
2.4 本章小結(jié) 82
第3章 高穿透力低頻磁場(chǎng)測(cè)距測(cè)向 83
3.1 磁傳感器簡(jiǎn)介與磁信標(biāo)測(cè)距測(cè)向原理 83
3.1.1 磁傳感器簡(jiǎn)介 83
3.1.2 基于高穿透低頻磁場(chǎng)的磁信標(biāo)測(cè)距測(cè)向原理 86
3.2 磁信標(biāo)磁場(chǎng)分布模型及分析 89
3.2.1 電磁信標(biāo)磁場(chǎng)分布模型 90
3.2.2 基于旋轉(zhuǎn)永磁體的磁信標(biāo)磁場(chǎng)分布模型分析 96
3.3 磁信標(biāo)測(cè)距測(cè)向方法 99
3.3.1 單磁信標(biāo)測(cè)距測(cè)向方法 99
3.3.2 多磁信標(biāo)測(cè)距測(cè)向方法 109
3.3.3 磁傳感器陣列測(cè)距測(cè)向方法 112
3.4 磁測(cè)距測(cè)向信號(hào)辨識(shí)方法 114
3.4.1 磁場(chǎng)信號(hào)噪聲分析 115
3.4.2 基于諧波小波和自適應(yīng)譜線增強(qiáng)的信號(hào)辨識(shí)方法 116
3.4.3 低信噪比正弦信號(hào)辨識(shí)實(shí)驗(yàn) 121
3.5 磁測(cè)距測(cè)向誤差分析124
3.5.1 磁信標(biāo)結(jié)構(gòu)誤差分析 124
3.5.2 磁強(qiáng)計(jì)與全局坐標(biāo)系未對(duì)齊誤差分析 127
3.5.3 磁矩及傳播介質(zhì)誤差分析 128
3.5.4 基于磁場(chǎng)方向向量的磁信標(biāo)標(biāo)定方法 129
3.6 本章小結(jié) 134
第4章 多運(yùn)動(dòng)體協(xié)同定位 135
4.1 多運(yùn)動(dòng)體協(xié)同定位建模 135
4.1.1 單運(yùn)動(dòng)體和多運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 135
4.1.2 相對(duì)距離和相對(duì)方位量測(cè)模型 138
4.1.3 多運(yùn)動(dòng)體協(xié)同定位原理與模型 139
4.2 基于濾波的協(xié)同定位算法 145
4.2.1 基于EKF的協(xié)同定位算法 145
4.2.2 基于UKF的協(xié)同定位算法 147
4.2.3 基于CKF的協(xié)同定位算法 149
4.2.4 仿真驗(yàn)證 151
4.3 協(xié)同定位系統(tǒng)性能分析及節(jié)點(diǎn)選取方法 153
4.3.1 協(xié)同定位系統(tǒng)誤差傳播機(jī)理分析 154
4.3.2 協(xié)同定位系統(tǒng)可觀測(cè)性分析 164
4.3.3 協(xié)同定位系統(tǒng)克拉默-拉奧下界分析 171
4.3.4 協(xié)同定位節(jié)點(diǎn)選取算法 179
4.4 基于Huber估計(jì)的魯棒協(xié)同定位算法 187
4.4.1 異常數(shù)據(jù)鑒別算法 187
4.4.2 魯棒協(xié)同定位算法 189
4.4.3 仿真驗(yàn)證 193
4.5 基于噪聲自適應(yīng)的協(xié)同定位算法 194
4.5.1 Myers-Tapley自適應(yīng)算法 195
4.5.2 漸消記憶統(tǒng)計(jì)自適應(yīng)算法 196
4.5.3 仿真驗(yàn)證 197
4.6 基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同定位算法 199
4.6.1 基于測(cè)距測(cè)角的協(xié)同定位算法 199
4.6.2 時(shí)間延遲誤差分析 200
4.6.3 基于慣性信息輔助的時(shí)延補(bǔ)償算法 203
4.7 本章小結(jié) 205
第5章 同時(shí)定位與地圖協(xié)同構(gòu)建 207
5.1 同時(shí)定位與地圖構(gòu)建算法 207
5.1.1 SLAM簡(jiǎn)介與定位原理 207
5.1.2 三維空間剛體運(yùn)動(dòng)與位姿表示 208
5.1.3 相機(jī)成像模型 212
5.1.4 SLAM地圖 214
5.1.5 視覺(jué)/慣性SLAM.216
5.1.6 激光雷達(dá)/視覺(jué)/慣性SLAM 225
5.2 協(xié)同SLAM中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 234
5.2.1 協(xié)同SLAM中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問(wèn)題描述 234
5.2.2 集中式數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與分布式數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 237
5.2.3 關(guān)聯(lián)沖突的分布式檢測(cè)與消除 239
5.2.4 仿真驗(yàn)證 242
5.3 多運(yùn)動(dòng)體協(xié)同視覺(jué)SLAM 243
5.3.1 個(gè)體SLAM信息交換接口的規(guī)范化 243
5.3.2 子地圖拼接與融合 245
5.3.3 基于詞袋模型的重疊區(qū)域檢測(cè) 250
5.3.4 中心化協(xié)同SLAM 253
5.3.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 254
5.4 本章小結(jié) 258
第6章 智能協(xié)同編隊(duì)與路徑規(guī)劃 259
6.1 基于共情理論的編隊(duì)隊(duì)形選擇方法 259
6.1.1 人工共情理論 259
6.1.2 基于共情效用模型的大規(guī)模編隊(duì)隊(duì)形選擇方法 282
6.2 基于概率推理的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法 291
6.2.1 全局編隊(duì)規(guī)劃方法 291
6.2.2 基于概率推理的軌跡生成方法 293
6.2.3 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 295
6.3 基于仿射變換的協(xié)同編隊(duì)控制方法 299
6.3.1 仿射變換理論 299
6.3.2 基于仿射變換的有限時(shí)間抗擾動(dòng)協(xié)同編隊(duì)控制方法 303
6.3.3 基于仿射變換的抗飽和協(xié)同編隊(duì)控制方法 312
6.4 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃方法 317
6.4.1 動(dòng)態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃問(wèn)題描述 317
6.4.2 路徑規(guī)劃M(mǎn)DP模型 317
6.4.3 Dyna-Q算法及其改進(jìn) 318
6.4.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 321
6.5 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的協(xié)同路徑規(guī)劃方法 326
6.5.1 協(xié)同路徑規(guī)劃問(wèn)題描述 326
6.5.2 分布式強(qiáng)化學(xué)習(xí)協(xié)同路徑規(guī)劃方法及仿真驗(yàn)證 327
6.6 本章小結(jié) 336
參考文獻(xiàn) 337