楊必勝、陳馳、孫上哲（匯報人）武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室2023年6月28日01研究背景及意義：重大需求“中國將機器人納入國家科技創(chuàng)新的優(yōu)先重點領(lǐng)域，推動機器人科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，使機器人科技及其產(chǎn)品更好為推動發(fā)展、造福人民服務。”——習近平總書記致世界機器人大會的賀信習近平總書記了解企業(yè)突破關(guān)鍵核心技術(shù)和推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化等進展情況。“關(guān)鍵核心技術(shù)要立足自主研發(fā)，也歡迎國際合作。要加強教育和人才培養(yǎng)，夯實科技自立自強根基。”習近平總書記指出，隨著信息化、工業(yè)化不斷融合，以機器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，成為現(xiàn)時代科技創(chuàng)新的一個重要標志。——《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》新聞發(fā)布會無人系統(tǒng)成為推動國家經(jīng)濟發(fā)展、深地深空探測、軍事等無人系統(tǒng)成為推動國家經(jīng)濟發(fā)展、深地深空探測、軍事等01研究背景及意義：重大需求無人系統(tǒng)是第一種集采集與感知、定位與制圖、決策與控制等功能于一體的智能系統(tǒng)。水-陸-空-地下-深空多類復雜空間環(huán)境存在多要素耦合、多維度約束的特性，單一無人系統(tǒng)難以有效克服復雜環(huán)境多樣性挑視野單一，感知范圍受限，感知能力不足多視角探測，全面感知、跨域多平臺協(xié)同01研究背景及意義：重大需求多棲異構(gòu)協(xié)同無人系統(tǒng)是由多棲平臺、任務載荷、控制系統(tǒng)及天-空-地-水信息網(wǎng)絡等組成的一個綜合系統(tǒng)多棲異構(gòu)協(xié)同無人系統(tǒng)是由多棲平臺、任務載荷、控制系統(tǒng)及天-空-地-水信息網(wǎng)絡等組成的一個綜合系統(tǒng)知與制多棲異構(gòu)協(xié)同無人集群具有全面感知、全域響應、精準認知、自主協(xié)同、高效機多棲異構(gòu)協(xié)同無人集群具有全面感知、全域響應、精準認知、自主協(xié)同、高效機優(yōu)勢可以實現(xiàn)多個平臺之間功能的互補、效能的倍增DARPASubT地下挑戰(zhàn)賽NASAJPL火星洞穴探測中國國際月球科研站祝融號著陸仿細胞集群機器人祝融號著陸仿細胞集群機器人03全面感知與精準認知:CG-SSD角點監(jiān)督目標感知無人駕駛目標檢測無人駕駛目標檢測由于物體之間的遮擋和由于物體之間的遮擋和LiDAR傳感器掃描角度變化，LiDAR無法獲取完整的目標表面點云。現(xiàn)有點云3D目標檢測方法都是通過強制分類和回歸中心點來得到檢測框，而中心點周圍是不存在點云數(shù)據(jù)，這限制了現(xiàn)有方法的檢測精度。提出一種自適應的角點分類方法；提出一種角點檢測輔助模塊，提出一種自適應的角點分類方法；提出一種角點檢測輔助模塊，并且可以作為插件用于其他網(wǎng)絡中，即插即用。技術(shù)指標l取得ONCE數(shù)據(jù)集上單階段單幀點云檢測精度排名第一l角點輔助模型可以作為插件的形式助力其他模型提升精度，精度最高可提升14.23%。小目標檢測小目標檢測?視角多變、尺度差異明顯、訓練標注受限?提出了一種融合坐標和通道信息的注意力機制，用于改善尺度、方向改變造成的?構(gòu)建了級聯(lián)檢測網(wǎng)絡(CC-YOLO)，在第一級檢測感興趣區(qū)域(PC-RoIs)，在第二03融合定位與無偏制圖：SGSR-Net:結(jié)構(gòu)語義引導的MBL點云超分辨率點云超分辨率點云超分辨率(a)16線點云(b)真值128線點云(c)超分辨率128線點云(d)點云精化效果面臨挑戰(zhàn)?現(xiàn)有的從低線數(shù)激光雷達點云超分辨率研究沒有考慮場景的幾何語義，從而導致下游子任務(如SLAM)的超分辨率點優(yōu)化不足。點云超分辨率網(wǎng)絡點云超分辨率網(wǎng)絡 λmax一λminλ1=+ελ-b×h-Hfloor+εh λmax一λmin-b×-h+HceilinI-εh,λ2直方圖結(jié)構(gòu)語義提取邏輯池化蒙特卡洛直方圖結(jié)構(gòu)語義提取lCG-LSR神經(jīng)網(wǎng)絡將超分辨率點的MAE降低了12.4%，降至0.177m。lSGSR-Net的室內(nèi)SLAM（LeGO-LOAM）結(jié)果的絕對位姿誤差(APE)的均值和RMSE分別降低了27%和30%，降至0.849m和0.902m時空連續(xù)建圖時空連續(xù)建圖?低成本、低線數(shù)的MBL傳感器視角小、點密度低，帶來退化場景L-SLAM?UGV等小型運動平臺受地形影響大，位姿動態(tài)高，離散SLAM方法難以適用提出一種連續(xù)時空的SLAM方法，構(gòu)建統(tǒng)計誤差向量優(yōu)化約束橢圓關(guān)聯(lián)共軛特征篩選模型，基于樣條線擬合的連續(xù)時間-空間非剛性ii樣條線運動建模連續(xù)時空低冗余點云可觀性特征篩選模型樣條線運動建模連續(xù)時空低冗余點云l與SOTA方法Lego_LOAM相比，3D-CSTM的APE減小27.5%l3D-CSTM構(gòu)建的點云地圖誤差減小了20%，且冗余低跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)自主協(xié)同作業(yè)??單智能體面對跨域未知空間，算力、續(xù)航、通行模式有限。面臨挑戰(zhàn)?當前無人系統(tǒng)智能體間協(xié)同能力弱。?無人系統(tǒng)難以實現(xiàn)高效任務協(xié)同優(yōu)化配置。自主投放中繼信標自主投放中繼信標跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)動態(tài)自組網(wǎng)最優(yōu)中繼投放最優(yōu)中繼投放l在算力、續(xù)航與通行能力有限條件下，在實地與仿真未知空間跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)自主協(xié)同探索環(huán)境覆蓋度平均優(yōu)于85%、協(xié)同探索效率達到200m3/s。空地聯(lián)合建圖全局地圖構(gòu)建結(jié)果點云描述子結(jié)果空地聯(lián)合建圖全局地圖構(gòu)建結(jié)果點云描述子結(jié)果?現(xiàn)有多無人平臺激光協(xié)同SLAM多為UGV間協(xié)同，缺乏UAV-UGV協(xié)同激光SLAM系統(tǒng)?現(xiàn)有的閉環(huán)檢測點云描述子缺乏視點轉(zhuǎn)換能力，不適用于空地平臺間的閉環(huán)檢測空地協(xié)同建圖與定位系統(tǒng)構(gòu)建空地無人平臺的聯(lián)合定位與建圖系統(tǒng)提出具備視點轉(zhuǎn)換能力的點云描述子用于閉環(huán)檢測l閉環(huán)檢測正確率可達97%l聯(lián)合軌跡絕對位姿誤差(APE)的均值和RMSE分別為0.4m和l聯(lián)合地圖與真值地圖點到點dist的均值小于0.08m04階段成果：無人系統(tǒng)自主感知與認知無人駕駛環(huán)境感知無人機電力環(huán)境感知提出了CG-SSD檢測器，攻克了融合檢測技術(shù)瓶頸，在無人駕駛環(huán)境感知無人機電力環(huán)境感知提出了CG-SSD檢測器，攻克了融合檢測技術(shù)瓶頸，在數(shù)據(jù)集類別圖像尺寸圖像數(shù)量背景復雜度實例/張實例15240912630126307最佳論文獎(2020，陳馳，排名1)標準數(shù)據(jù)集（全球首個大規(guī)模電力巡檢Benchmar04階段成果：無人系統(tǒng)高精度制圖上海等多個大型自動駕駛示范區(qū)進行了驗證，建設了東風、廣汽智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)道路高精地圖，全長累計超3D-3D-CSTM時空連續(xù)的三維建圖系統(tǒng)04階段成果：地下空間自主探測裝備研制研制了“珞珈探索者”無人地下空間探測系統(tǒng),相關(guān)核心技術(shù)服務地下空間測繪、激光隧道檢測，獲測繪科技進步獎研制了“珞珈探索者”無人地下空間探測系統(tǒng),相關(guān)核心技術(shù)服務地下空間測繪、激光隧道檢測，獲測繪科技進步獎測繪科技進步測繪科技進步04階段成果：異構(gòu)無人系統(tǒng)自主協(xié)同裝備研制研制了無人機、無人車、機器人等多類無人平臺移動感知定位和制圖系統(tǒng)，服務電力巡檢、無人駕駛等多類應用，研制了無人機、無人車、機器人等多類無人平臺移動感知定位和制圖系統(tǒng)，服務電力巡檢、無人駕駛等多類應用，點云數(shù)據(jù)定位導航巡檢結(jié)果電網(wǎng)無人巡檢裝備研制電網(wǎng)無人巡檢裝備研制東風領(lǐng)航自動駕駛裝備研制04階段成果—學術(shù)專著與代表性論文在激光點云智能處理、地圖模型、地圖存儲、眾包測繪與增量更新等方面都有開創(chuàng)性的研究成果，廣義發(fā)明專利與軟件著作04階段成果—制定標準與獲得獎勵在激光點云智能處理、地圖模型、地圖存儲、眾包測繪與增量更新等方面都有開創(chuàng)性的研究成果，制04階段成果—承擔國家項目項目類型負責人獲批時間項目名項目經(jīng)費復雜空間場景數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)與應用高精度自動駕駛動態(tài)地圖與北斗衛(wèi)星融合定位技術(shù)廣義點云多細節(jié)層次三維建模理論與方法地下空間無人集群協(xié)同自主探索與3D感知定位制圖城市立體形態(tài)結(jié)構(gòu)化建模理論方法廣義影像點云構(gòu)建與多細節(jié)層次建模04階段成果—示范驗證東風汽車、廣汽、中汽研、光谷智聯(lián)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域承擔了多項國家重點研發(fā)計劃。擁有多個國家發(fā)平臺，擁有智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)、自動駕駛研發(fā)平臺、自動駕駛巴士、自動駕駛實車測試系統(tǒng)、V2X硬測試示范環(huán)境：先導區(qū)/示范區(qū)/試驗場l與一汽奔騰、中興智能汽車、中鐵十九局聯(lián)合研發(fā)的新一代自動駕駛乘用車、巴士、礦車研發(fā)平臺04階段成果—武漢大學赤壁無人基地