本書深入淺出地講解了面向封閉、低速場景的自動(dòng)駕駛主流關(guān)鍵技術(shù)，主要包括無人駕駛系統(tǒng)架構(gòu)、ROS中間件的原理、剛體運(yùn)動(dòng)的三維表示、定位與建圖、環(huán)境感知、路線搜索、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和底盤控制，在介紹數(shù)學(xué)概念和算法原理時(shí)還提供了直觀的交互式程序。
本書適合對(duì)無人駕駛或移動(dòng)機(jī)器人感興趣的師生閱讀，也可以供從事該領(lǐng)域研究工作的技術(shù)人員參考。
胡亞南，博士，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)機(jī)器人控制、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。參與國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，已發(fā)表論文6篇，申報(bào)專利7項(xiàng)。長期從事移動(dòng)機(jī)器人算法的設(shè)計(jì)開發(fā)工作，完成多項(xiàng)室內(nèi)AGV和室外AMR機(jī)器人算法設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)的項(xiàng)目獲得江蘇省“雙創(chuàng)博士”資助。對(duì)機(jī)器人、無人駕駛和人工智能中相關(guān)技術(shù)都有深入的研究。
第1章 無人駕駛技術(shù)概述 001
1.1 無人駕駛行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 002
1.2 無人駕駛車輛的組成 003
1.3 無人駕駛技術(shù)開發(fā)對(duì)從業(yè)者專業(yè)技能的要求 005
第2章 無人駕駛軟件平臺(tái) 007
2.1 軟件平臺(tái)架構(gòu) 008
2.2 程序開發(fā) 009
2.2.1 shell 命令 009
2.2.2 性能調(diào)試工具 013
2.3 ROS 系統(tǒng)簡介 015
2.3.1 節(jié)點(diǎn)的誕生 016
2.3.2 節(jié)點(diǎn)間的通信 018
2.3.3 序列化 024
2.3.4 ROS 中的時(shí)間 026
2.3.5 ROS 常用工具 028
第3章 三維空間中運(yùn)動(dòng)的表示 031
3.1 概述 032
3.2 旋轉(zhuǎn)矩陣 033
3.3 歐拉角 040
3.4 四元數(shù) 045
3.4.1 四元數(shù)的定義 045
3.4.2 四元數(shù)的運(yùn)算 046
3.4.3 四元數(shù)與旋轉(zhuǎn) 050
3.4.4 四元數(shù)的插值 053
3.5 李群與旋轉(zhuǎn) 058
3.5.1 什么是李群 058
3.5.2 三維旋轉(zhuǎn)群 064
3.5.3 李群基本運(yùn)算 075
3.6 車輛運(yùn)動(dòng)表示 087
第4章 定位技術(shù) 089
4.1 概述 090
4.2 GNSS 定位 092
4.2.1 GNSS 常用坐標(biāo)系 092
4.2.2 RTK 技術(shù) 094
4.3 激光定位 094
4.3.1 激光雷達(dá)原理 094
4.3.2 LOAM 系列 095
4.3.3 特征點(diǎn)提取 095
4.3.4 特征點(diǎn)匹配 098
4.3.5 環(huán)境建圖 103
4.4 多傳感器融合 105
4.4.1 概率論基礎(chǔ) 106
4.4.2 Kalman 濾波原理 110
第5章 環(huán)境感知技術(shù) 118
5.1 感知系統(tǒng)概述 119
5.1.1 感知系統(tǒng)的功能 119
5.1.2 傳統(tǒng)感知技術(shù) 120
5.1.3 基于深度學(xué)習(xí)的感知技術(shù) 123
5.2 視覺檢測(cè)技術(shù) 134
5.2.1 Yolo 設(shè)計(jì)思想 134
5.2.2 Yolo 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 136
5.2.3 損失函數(shù) 138
5.2.4 訓(xùn)練技巧 139
5.2.5 Yolo 的擴(kuò)展 140
5.3 激光點(diǎn)云檢測(cè)技術(shù) 141
5.3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 141
5.3.2 PointPillars 設(shè)計(jì)思想 142
5.3.3 PointPillars 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 142
5.4 通用障礙物檢測(cè)技術(shù) 146
5.4.1 占用柵格的基本概念 146
5.4.2 Transformer 主干網(wǎng)絡(luò) 148
5.4.3 占用柵格網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 149
第6章 路線搜索技術(shù) 153
6.1 功能概述 154
6.2 路線搜索算法 154
6.2.1 圖搜索問題 154
6.2.2 從邊松弛到A??算法 155
6.3 路線搜索的具體實(shí)現(xiàn) 167
6.3.1 高精地圖 167
6.3.2 消息格式 169
6.3.3 整體架構(gòu) 171
6.3.4 基本概念 173
6.3.5 黑名單路段 174
6.3.6 A??搜索算法 176
6.3.7 后處理 180
第7章 規(guī)劃決策技術(shù) 185
7.1 規(guī)劃決策系統(tǒng)概述 186
7.2 車道行車規(guī)劃 186
7.2.1 Frenet 坐標(biāo)系 186
7.2.2 參考線平滑 187
7.2.3 橫向規(guī)劃 195
7.2.4 縱向規(guī)劃 201
7.2.5 仿真結(jié)果 205
7.3 開放場地規(guī)劃 206
7.3.1 混合A??算法 206
7.3.2 Dubins 曲線與Reeds-Shepp 曲線 209
7.3.3 速度規(guī)劃 217
7.3.4 曲線平滑 226
7.3.5 仿真結(jié)果 234
第8章 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù) 238
8.1 控制理論 239
8.1.1 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 239
8.1.2 可控性分析 241
8.1.3 小時(shí)間可控性 244
8.2 控制方法 247
8.2.1 純跟蹤方法 247
8.2.2 模型預(yù)測(cè)控制 248
8.3 仿真試驗(yàn) 250
8.3.1 純跟蹤控制仿真 251
8.3.2 模型預(yù)測(cè)控制仿真 254
附錄一 隨書代碼使用方法 256
附錄二 無人駕駛領(lǐng)域常用術(shù)語 258
參考文獻(xiàn) 262
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