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本書是從事無人系統(tǒng)自主、智能控制相關工作的入門教材。編者從一般無人系統(tǒng)的知識入手，分享了在開發(fā)實際無人駕駛系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗。本書共8章，第1章介紹無人系統(tǒng)的概念、意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；第2章論述動態(tài)環(huán)境下無人系統(tǒng)的自主控制架構；第3章給出基于機器人操作系統(tǒng)ROS的程序設計方法；第4章設計無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第5章組建無人駕駛定位系統(tǒng)；第6章開發(fā)無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)；第7章研制無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)；第8章構建無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)。
本書既可作為高等學校工業(yè)人工智能課程的教材，也可作為無人系統(tǒng)開發(fā)人員的技術參考書。

2016年至今，本書編寫團隊依托東北大學信息科學與工程學院一流學科建設平臺項目和東北大學流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室科研儀器采購及實驗系統(tǒng)研制項目無人地面車，組建了無人駕駛實驗室，開展了無人駕駛關鍵技術研究。基于國內(nèi)外開源項目，本書編寫團隊在無人車自主環(huán)境感知、導航定位、規(guī)劃決策和執(zhí)行控制方面取得了一些有價值的研究成果。其中，基于64線激光雷達、攝像頭、組合導航系統(tǒng)、毫米波雷達、行車計算機和線控底盤建立了無人駕駛實驗平臺；開發(fā)了基于人工智能的環(huán)境感知技術，實現(xiàn)了行人/車輛/車道線/路沿/限速標識/交通信號燈識別、障礙物檢測及動態(tài)目標跟蹤；設計了基于組合導航系統(tǒng)和激光雷達SLAM的無人駕駛定位算法；提出了基于信息融合的路徑動態(tài)規(guī)劃方法，從而使無人車具備路徑跟蹤和自動避障能力；基于幾何追蹤法開發(fā)了前輪轉角嵌入式控制器，并基于數(shù)字PID技術設計了控制輪速的嵌入式程序；利用上述成果實現(xiàn)了無人駕駛實驗平臺在未知動態(tài)環(huán)境下的自主行駛。
本書從一般無人系統(tǒng)的知識入手，分享了編寫團隊在開發(fā)實際無人駕駛系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗。全書包括8章，第1章涉及無人系統(tǒng)的概念、意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；第2章描述了動態(tài)環(huán)境下無人系統(tǒng)的自主控制架構；第3章講解了基于機器人操作系統(tǒng)ROS的程序設計方法；第4章開發(fā)了無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第5章設計了無人駕駛定位系統(tǒng)；第6章討論了無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)的構成；第7章給出了無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)的設計方案；第8章論述了無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)的開發(fā)過程。
本書由楊光紅、王俊生主編。其中，第1、2章由王俊生和楊光紅編寫；第3章、第4章的41和43節(jié)、第7章的72節(jié)由王希哲編寫；第4章的42節(jié)、第5章的51節(jié)、第6章的614節(jié)和623節(jié)由呂宸昕編寫；第4章的44~46節(jié)由袁遠編寫；第5章的53節(jié)、第6章的611節(jié)和612節(jié)由任高月和魯紅權編寫；第6章的613節(jié)和624節(jié)由毛立巍編寫；第6章的621節(jié)和626節(jié)由吳文昌編寫；第6章的622節(jié)和625節(jié)由劉霄漢編寫；第7章的71節(jié)由王興編寫；第5章的52節(jié)、第7章的73節(jié)由劉東升編寫；第8章由王乾編寫；第4章的47節(jié)、第5章的54節(jié)、第6章的63節(jié)、第7章的74節(jié)由王俊生編寫。王俊生對本書進行了多次審核和校對。在編寫過程中參閱的相關文獻和開源工程已列入本書的參考文獻中，在此對這些文獻的作者表示誠摯的謝意。
限于編者水平，書中難免存在不妥之處，懇請讀者批評指正。

出版說明
前言
第1章緒論
11無人系統(tǒng)的概念和意義
12無人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
121無人車現(xiàn)狀
122無人機現(xiàn)狀
123無人水下潛航器現(xiàn)狀
124無人水面艇現(xiàn)狀
13無人系統(tǒng)中人工智能技術的發(fā)展趨勢
14習題
參考文獻
第2章無人系統(tǒng)的自主控制架構
21無人系統(tǒng)自主性的定義和等級劃分
22未知動態(tài)環(huán)境下自主控制架構
221概述
222無人系統(tǒng)硬件平臺
223機器人操作系統(tǒng)
224環(huán)境感知系統(tǒng)
225定位系統(tǒng)
226規(guī)劃決策系統(tǒng)
227執(zhí)行控制系統(tǒng)
228人機交互系統(tǒng)
229自主學習
23習題
參考文獻
第3章機器人操作系統(tǒng)ROS
31ROS的基本概念
32Ubuntu環(huán)境下ROS的安裝
33ROS話題的發(fā)布與訂閱示例程序
331workspace和package的創(chuàng)建
332話題發(fā)布程序的編寫
333話題訂閱程序的編寫
334ROS程序的編譯
335環(huán)境變量的設置
336ROS程序的執(zhí)行
337基于rviz的數(shù)據(jù)可視化
34基于roslaunch的多節(jié)點同時啟動
35基于rosbag的數(shù)據(jù)記錄與回放
36習題
參考文獻
第4章無人駕駛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
41激光雷達數(shù)據(jù)采集
411激光雷達概述
412基于ROS的激光雷達數(shù)據(jù)可視化
42攝像機數(shù)據(jù)采集
421攝像機概述
422基于ROS的攝像機驅動
43GPS/IMU數(shù)據(jù)采集
431GPS/IMU概述
432基于ROS的GPS/IMU驅動
44毫米波雷達數(shù)據(jù)采集
441毫米波雷達概述
442基于ROS的毫米波雷達數(shù)據(jù)可視化
45超聲波雷達數(shù)據(jù)采集
451超聲波雷達概述
452超聲波雷達的嵌入式驅動
46輪速編碼器數(shù)據(jù)采集
461輪速編碼器概述
462輪速編碼器的嵌入式驅動
47習題
參考文獻
第5章無人駕駛定位系統(tǒng)
51載波相位差分（RTK）技術
52基于GPS/IMU的組合導航
521組合導航系統(tǒng)的基本構成
522基于擴展卡爾曼濾波的組合導航
53基于激光雷達的SLAM算法
531SLAM問題描述
532坐標變換
533李群、李代數(shù)
534前端里程計
535地圖創(chuàng)建
536回環(huán)檢測
537后端圖優(yōu)化
54習題
參考文獻
第6章無人駕駛環(huán)境感知系統(tǒng)
61傳統(tǒng)的環(huán)境感知技術
611基于激光雷達的障礙物檢測
612基于激光雷達的動態(tài)目標跟蹤
613基于激光雷達的路緣石檢測
614基于攝像機的車道線檢測
62基于深度學習的環(huán)境感知技術
621卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）
622通用目標檢測架構
623基于攝像機的交通信號燈識別
624基于攝像機的限速標志識別
625基于攝像機的車道線識別
626基于激光雷達的目標識別
63習題
參考文獻
第7章無人駕駛規(guī)劃決策系統(tǒng)
71基于電子地圖的參考路徑生成
711百度地圖JS API
712Qt內(nèi)嵌瀏覽器及JS端與Qt端的信息交互
713電子地圖平臺的網(wǎng)絡通信
714參考路徑生成
72基于Frenet的低速無人車路徑動態(tài)規(guī)劃
721Frenet坐標系定義
722基于車載傳感器的無人車Frenet坐標確定
723Frenet坐標系下路徑備選集合的構建
724路徑備選集合向全局坐標系的轉換
725障礙物碰撞檢測及路徑選取
73基于A*算法的無人車全局路徑規(guī)劃
731圖搜索算法基礎
732Dijkstra算法及優(yōu)先搜索（BFS）算法
733A*算法
734Hybrid A*算法
74習題
參考文獻
第8章無人駕駛執(zhí)行控制系統(tǒng)
81線控技術概述
811線控轉向系統(tǒng)
812線控制動系統(tǒng)
813線控加速系統(tǒng)
82基于幾何追蹤方法的前輪轉角控制
821自行車模型
822前輪轉角嵌入式控制器
83輪速嵌入式控制器
84習題
參考文獻

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