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USV无人船导航与任务规划入门

共计 30 章节
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01
课程导入与USV系统概览
USV定义 · 分类 · 典型任务场景
USV课程导入
02
USV平台与传感器配置
船体结构 · 推进与转向执行机构 · GNSS/IMU/罗经/雷达/视觉/…
USV平台
03
导航坐标系与运动学基础
常用坐标系（WGS84 · ENU · 船体坐标系）
导航坐标系运动学基础
04
环境感知与静态地图构建
电子海图 · 栅格地图 · 障碍物表示方法
环境感知静态地图构建
05
动态环境感知与目标跟踪
雷达与视觉目标检测 · AIS信息融合 · 动态障碍物运动估计
动态环境感知目标跟踪
06
USV状态估计与传感器融合
卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波在USV位… · 多传感器融合架构 · 航向与速度估计实战
USV状态估计
07
全局路径规划基础
图搜索方法（Dijkstra · A*） · 栅格地图上的路径搜索
全局路径规划基础Dijkstra
08
基于采样的路径规划
RRT · RRT*与PRM方法 · 采样规划在复杂水域中的应用
基于采样的路径规…RRT
09
局部避障与反应式规划
动态窗口法（DWA） · 人工势场法 · 速度障碍法
局部避障反应式规划
10
USV运动控制基础
PID航向与速度控制 · 视线制导（LOS）路径跟踪 · 控制参数整定与航迹保持实战
USV运动控制基础
11
任务规划问题建模
任务描述 · 约束条件（时间 · 能量
任务规划问题建模任务描述
12
单USV任务规划方法
覆盖路径规划 · 巡检路径规划 · 点到点任务链规划
USV任务规划方法
13
多USV协同任务规划入门
任务分配模型 · 协同路径规划框架 · 通信约束下的协调策略
USV协同任务规划入门
14
面向真实水域的路径规划实战
基于电子海图与实时感知构建环境模型 · 规划安全可执行路径 · 避障与重规划全流程演练
面向真实水域的路…基于电子海图
15
USV导航系统集成与软件架构
ROS/ROS2导航栈 · 消息接口 · 模块划分
USV导航系统集成
16
导航与规划算法仿真验证
Gazebo/VRX仿真环境搭建 · 典型场景测试用例设计 · 算法性能评估指标与对比实验
导航规划算法仿真验证
17
USV安全与失效保护规划
故障模式分析 · 应急返航 · 安全区域设定
USV安全
18
能量约束下的任务规划
能耗模型 · 续航估计 · 充电策略
能量约束下的任务…能耗模型
19
通信受限条件下的导航与规划
通信中断处理 · 分布式规划架构 · 信息共享策略
通信受限条件下的…规划
20
USV自主避碰系统设计
感知-决策-控制闭环 · 避碰规则量化 · 多目标避碰决策
USV自主避碰系统设计
21
复杂海况下的导航鲁棒性
风浪流扰动建模 · 鲁棒控制与规划 · 传感器噪声处理
复杂海况下的导航…风浪流扰动建模
22
USV任务规划中的优化方法
遗传算法 · 粒子群优化 · 混合整数规划在任务分配与路径优化中的…
USV任务规划
23
基于机器学习的USV导航增强
学习型避障 · 端到端导航方法 · 强化学习在局部规划中的应用与局限性分…
USV基于机器学习的
24
USV集群协同导航与编队控制
编队生成与保持 · 队形变换 · 分布式一致性算法
USV集群协同导航
25
USV导航与规划系统测试与评估
测试大纲设计 · 仿真测试 · 湖试与海试流程
USV导航
26
典型应用案例解析
环境监测 · 水域巡检 · 搜救与物资运输等场景下的导航与任务规…
典型应用案例解析环境监测
27
USV任务规划软件工具链实战
常用开源工具（如Mission Pl… · QGroundControl）与自研… · 任务下发与监控
USV任务规划软件工具…
28
从需求到部署
USV任务规划项目全流程：需求分析 · 系统设计 · 算法开发
从需求到部署USV
29
USV导航与规划前沿技术
智能感知 · 决策规划一体化 · 数字孪生
USV导航
30
课程综合实战与总结
综合任务场景设计 · 小组项目实现与答辩 · 关键知识点回顾与后续学习路径建议
课程综合实战综合任务场景设计