付梦印，男，教授，博士生导师，内蒙古鄂尔多斯人。现任南京理工大学党委副书记、校长，中国惯性技术学会常务理事，教育部长江学者奖励计划特聘教授，何梁何利科技奖获得者，全国创新争先奖获得者，光华工程科技青年奖获得者，享受国务院政府特殊津贴，教育部长江学者创新团队带头人，国防科技创新团队带头人。长期从事陆用武器导航、制导与控制的理论研究、技术攻关和工程应用，主持国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、重点项目、重大军贸等项目。获国家科技进步一等奖1项、二等奖2项，国家技术发明二等奖1项，省部级奖15项，出版专著、教材10余部，授权发明专利70余项。

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