前  言

自主智能无人系统是指以无人车、机器人、无人机、无人潜航器等为物理载体，以人工智能和大数据等前沿技术的交叉融合发展为基础，具备系统设计、任务分配、运动规划、决策和推理能力，能够自主完成复杂任务的无人系统，具有自主性、智能性和协作性等特征。自主智能无人系统是一个新兴的跨学科领域，在自动驾驶、国家安全及国防、深空探索等领域都有广泛的应用，具有重要的现实意义，符合国家发展战略需求。

本书详细介绍了自主智能无人系统的基础知识、控制和感知、自主决策和规划、协同控制与决策的基本理论和方法。首先，介绍了自主智能无人系统的基础知识，包括自主智能无人系统的概念与演化、基本无人系统模型和控制、自主性和人工智能基础；其次，介绍了自主智能无人系统的控制和感知，包括自主智能运动控制和典型应用、传感器滤波与智能融合、自主即时定位与建图、态势智能评估；再次，介绍了无人系统的自主决策和规划，包括自主决策和序列行为规划、路径规划和轨迹规划；最后，介绍了自主智能无人系统的协同控制与决策，包括多智能体协同运动控制、协同路径规划、任务分配、强化学习博弈。

本书可以作为自动化、人工智能、机器人相关专业本科生或研究生的教科书，也可以作为自主智能无人系统研究和教学的参考书。本书的每一章均可独立阅读，讲授或阅读时可以根据具体情况进行选择，而不拘泥于各章的顺序安排。

本书由方浩、曾宪琳、杨庆凯、陈杰撰写，撰写团队已在自主智能无人系统、复杂系统多指标优化与控制、多智能体协同控制方面进行了长期的合作研究。本书撰写得到了国家自然科学基金基础科学中心（62088101）、重点项目（62133002）、优青项目（62222303）、面上项目（62373048）的支持，在此表示衷心感谢。此外，还要感谢研究生柯唯翎、宋怡静、侯洁、王雨蒙、丰雨轩、张心骜、成子君、王悦、朱奎、阿珠史玛、崔昊、郝思远、王兰、房妍妍、李逸萱、张轩铭在本书的初稿整理过程中所做的贡献。最后，感谢清华大学出版社的赵凯编辑对本书所做的细致工作。

限于笔者的知识水平，书中难免有不妥之处，恳请广大读者不吝批评和指正。

作者

2025年1月

于北京理工大学