资源介绍
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本书系统梳理了无人水面艇（USV）领域近十年的技术发展与实践成果，是国内首部全面涵盖 USV 导航、制导、控制核心方法、系统架构设计、海上试验及应用场景的专著。全书兼顾理论深度与工程实用性，既阐述了海洋环境感知、路径规划、鲁棒控制等前沿算法，又详细介绍了硬件集成、软件开发、实船测试等工程实践，旨在为科研人员、研究生及工程师提供一套完整的 USV 技术体系参考。
三、核心内容框架
本书分为三大板块，共 10 章，结构逻辑清晰，从理论方法到工程实践再到应用落地层层递进：
（一）自主导航、制导与控制先进方法（第 1-5 章）
这一部分聚焦 USV 自主运行的核心技术，是全书的理论基础。第 1 章概述了 USV 的发展背景、国际研究动态及主流平台，对比了无人水面艇与智能汽车的自动化等级差异，明确了 IMO 定义的四级自动化标准。第 2 章重点介绍 USV 导航系统架构，提出基于 3D 激光雷达的实时目标识别方案，详细阐述了点云数据处理、分割及远程传输技术，并通过水池试验验证了系统在 100 米范围内的障碍物识别精度。第 3 章围绕符合《国际海上避碰规则》（COLREGs）的路径规划展开，提出基于不确定速度障碍（UVO）的动态路径规划方法，解决了多船会遇场景下的碰撞风险评估与避碰决策问题，通过长江 AIS 数据验证了算法有效性。第 4 章聚焦 USV 控制方法，重点讨论了模型预测控制（MPC）在海洋扰动下的鲁棒性设计，提出管基鲁棒模型预测控制策略，可有效处理风、浪、流等随机扰动。第 5 章引入学习型控制方法，提出物理 - 学习混合模型预测控制（PL-MPC），结合深度学习网络补偿 hydrodynamic 模型误差，通过 CyberShip II 平台仿真验证，在轨迹跟踪精度与计算效率上均优于传统控制方法。
（二）海上实践应用（第 6-8 章）
这一部分聚焦工程实现与实船测试，展现了理论方法的落地能力。第 6 章构建了 USV 系统架构框架，详细列出了船体、动力推进、感知、通信控制、计算五大核心硬件组件，提出模块化软件架构，包含导航、系统监控、通信交互三大模块，并分享了从室内水池到远海的分级测试经验。第 7 章针对船闸航道这一复杂受限水域，设计了协同船舶编队系统（CSFS），提出速度控制、精准停船、距离保持等协同控制方法，在葛洲坝 2 号、3 号船闸的试验表明，跟船距离平均误差 2.43 米，速度控制误差 0.08 米 / 秒。第 8 章针对海流影响下的船舶转向机动，提出海流信息提取算法（VDE、CPR），建立极端短期轨迹预测模型，通过舟山海域实船测试，15 秒内轨迹预测中值误差仅 0.056 米，优于传统动力学模型。
（三）水上应用场景与未来展望（第 9-10 章）
第 9 章拓展了 USV 的三大核心应用领域：军事场景（侦察、反潜、巡逻）、海洋科学观测（水质监测、海底测绘、浮游生物观测）、智能水上运输（集装箱运输、短途货运、港口内转运），展现了技术的多元化落地潜力。第 10 章总结了 USV 领域的技术瓶颈，从技术角度提出需突破复杂海洋环境下的敏捷机动、协同集群智能等关键问题；从实践角度强调了计算效率优化、基础设施建设、网络安全防护、成本效益分析等现实需求，为行业发展提供了清晰方向。
四、书籍特色与价值
理论与实践深度融合：既涵盖模型预测控制、深度学习等前沿算法，又包含葛洲坝船闸、舟山海域等大量实船测试数据，实现 "算法 - 实现 - 验证" 的闭环。
本土化与国际化兼具：依托国内科研团队十年研究积累，聚焦中国海域环境与应用场景（如长江、舟山海域），同时参考国际标准（COLREGs）与前沿动态。
技术体系完整全面：从核心算法到系统架构，从单机控制到集群协同，从近岸测试到远海应用，构建了完整的 USV 技术知识体系。
工程导向明确：详细列出了硬件选型、软件开发、测试流程等实操细节，包含大量仿真参数、试验数据、代码框架，可直接为工程实践提供参考。
本书适合从事无人船舶、海洋机器人、智能交通等领域的科研人员、工程师及研究生阅读，也可为相关企业开展技术研发、产品设计提供重要参考，助力我国无人水面艇技术的产业化落地与国际化竞争。