无人系统基础教学课件第2章 无人系统的自主控制架构
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国际自动机工程师学会将自动驾驶车辆的自主等级分为6级（L0-L5）
L0-L2
驾驶人员完成部分或全部动态驾驶任务
L3-L5
当启用自动驾驶系统时它完成全部动态驾驶任务
无人系统自主性等级
等 级
名称
定义
动态驾驶任务
持续的横向和 纵向车辆运动
对目标、 事件的检
动态驾驶任务 接管
控制
测和响应
自动驾 驶系统 的适用
驾驶人员完成全部动态驾驶任务。 2 . 不 得 将 熊 猫 办 公 的 P P T 模 板 、 P P T 素 材 ， 本 身 用 于 再 出 售 ， 或 者 出 租 、 出 借 、 转 让 、 分 销 、 发 布 或 者 作 为 礼 物 供 他 人 使 用 ， 不 得 转 授 权 、 出 卖 、 转 让 本 协 议 或 者 本 协 议 中 的 权 利 。
1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
件的 驶任务接管人收到自动驾驶系统发出的接管请
自动 求（或发现在车辆其它系统中出现了影响动态
自动驾驶 系统
自动驾驶 动态驾驶 系统 任务接管人
受限
驾驶 驾驶任务完成的故障）时，该接管人要给出恰
当的应对措施。
4
高度 在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该系统 自动 可持续履行全部动态驾驶任务以及接管工作。 驾驶 无需乘车人响应接管请求。
自动驾驶系统
驾驶人员
驾驶人员
受限
无人系统自主性等级
等 级
名称
定义
动态驾驶任务
持续的横向 对目标、 和纵向车辆 事件的检
运动控制 测和响应
动态驾驶任 务接管
自动驾 驶系统 的适用
环境
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该系统
3
有条
可持续履行全部动态驾驶任务。然而当动态驾 版权声明
感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！
环境
0
无自 动驾
版权声明
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1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。
无 人 系 统 组 成 框 图
无人系统硬件平台 计算机 机器人操作系统
数据、模PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
标准总线协议 计算机接口
CPU+FPGA CPU+GPU 计算机
数/模转换器 I/O模块 现场总线
鼠标、键盘、显示器、打印机、扬声器等
通讯设备 WiFi路由器、无线数传电台、卫星通信系统等
执行器 电动、气动、液压和混合动力
无人系统自主控制架构
机器人操作系统
用于完成硬件抽象描述、驱动管理、消息传递、数据记录等功能的机器人软件开发环境 降低开发难度、避免重复工作 著名的机器人操作系统：Player/Stage、YARP、Orocos和ROS
无人系统基础
第2章 无人系统的自主控制架构 版权声明
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多机 自主性
机群 自主性
1 遥控引导 2 实时进行健康诊断 3 具备故障容错能力并可自适应不同的飞行条件 4 实现航路重规划 5 多机协调 6 完成多机战术重规划
7 达成多机战术目标 8 机群可分布式控制 9 机群能够达成战略目标 10 多机协调
无人系统自主性等级
无人水面艇自主等级
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环境感知系统
定位系统
传感器
规划决策系统 执行控制系统
执行器
现实世界环境
人机交互系统
计算机接口 和通信设备
用户
无人系统自主控制架构
硬件平台
传感器 定位、定向、测距、测速、视觉、听觉和触觉等
模拟传感器 数字传感器
模/数转换模块 版权声明
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驾驶人员 驾驶人员
驶
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该
1
辅助 驾驶
系统可持续进行车辆运动控制（但无法同 时控制横向和纵向运动），其未能控制的
驾驶人员和自 动驾驶系统
驾驶人员
部分需要由驾驶人员负责。
驾驶人员 驾驶人员
受限
2
部分 自动 驾驶
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该 系统可同时且持续控制车辆的横向和纵向 运动。但驾驶人员要负责观察目标、响应 事件以及监督自动驾驶系统的工况。
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无人系统自主性等级
无人系统自主性
无人系统为完成其目标而自身具备的感知、分析、通信、规划和决策的综合能力
无人车自主等级 版权声明 感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
自动驾驶 系统
自动驾驶 系统
自动驾驶 系统
受限
5
完全 在所有（车辆可行驶的道路）环境下，该等级 自动 的自动驾驶系统可持续履行全部动态驾驶任务 驾驶 以及接管工作。无需乘车人响应接管请求。
自动驾驶 系统
自动驾 驶系统
自动驾驶 系统
不受限
无人系统自主性等级
无人机自主等级
单机 自主性
版权声明
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0 无自主性 1 在有限的可实施船舶航行环境下具备初级半自主能力 2 在有限的可实施船舶航行环境下具备中级半自主能力 3 在有限的可实施船舶航行环境下具备高级半自主能力 4 在大多数可实施船舶航行环境下具备自主能力 5 在所有可实施船舶航行环境下具备完全自主能力
无人水下潜航器自主等级
1 环境感知部分：7个自主等级 2 外部交互部分：2个自主等级 3 规划决策与控制部分：6个自主等级
L0-L2
驾驶人员完成部分或全部动态驾驶任务
L3-L5
当启用自动驾驶系统时它完成全部动态驾驶任务
无人系统自主性等级
等 级
名称
定义
动态驾驶任务
持续的横向和 纵向车辆运动
对目标、 事件的检
动态驾驶任务 接管
控制
测和响应
自动驾 驶系统 的适用
驾驶人员完成全部动态驾驶任务。 2 . 不 得 将 熊 猫 办 公 的 P P T 模 板 、 P P T 素 材 ， 本 身 用 于 再 出 售 ， 或 者 出 租 、 出 借 、 转 让 、 分 销 、 发 布 或 者 作 为 礼 物 供 他 人 使 用 ， 不 得 转 授 权 、 出 卖 、 转 让 本 协 议 或 者 本 协 议 中 的 权 利 。
1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
件的 驶任务接管人收到自动驾驶系统发出的接管请
自动 求（或发现在车辆其它系统中出现了影响动态
自动驾驶 系统
自动驾驶 动态驾驶 系统 任务接管人
受限
驾驶 驾驶任务完成的故障）时，该接管人要给出恰
当的应对措施。
4
高度 在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该系统 自动 可持续履行全部动态驾驶任务以及接管工作。 驾驶 无需乘车人响应接管请求。
自动驾驶系统
驾驶人员
驾驶人员
受限
无人系统自主性等级
等 级
名称
定义
动态驾驶任务
持续的横向 对目标、 和纵向车辆 事件的检
运动控制 测和响应
动态驾驶任 务接管
自动驾 驶系统 的适用
环境
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该系统
3
有条
可持续履行全部动态驾驶任务。然而当动态驾 版权声明
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环境
0
无自 动驾
版权声明
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1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。
无 人 系 统 组 成 框 图
无人系统硬件平台 计算机 机器人操作系统
数据、模PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
标准总线协议 计算机接口
CPU+FPGA CPU+GPU 计算机
数/模转换器 I/O模块 现场总线
鼠标、键盘、显示器、打印机、扬声器等
通讯设备 WiFi路由器、无线数传电台、卫星通信系统等
执行器 电动、气动、液压和混合动力
无人系统自主控制架构
机器人操作系统
用于完成硬件抽象描述、驱动管理、消息传递、数据记录等功能的机器人软件开发环境 降低开发难度、避免重复工作 著名的机器人操作系统：Player/Stage、YARP、Orocos和ROS
无人系统基础
第2章 无人系统的自主控制架构 版权声明
感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！
1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
多机 自主性
机群 自主性
1 遥控引导 2 实时进行健康诊断 3 具备故障容错能力并可自适应不同的飞行条件 4 实现航路重规划 5 多机协调 6 完成多机战术重规划
7 达成多机战术目标 8 机群可分布式控制 9 机群能够达成战略目标 10 多机协调
无人系统自主性等级
无人水面艇自主等级
版权声明 感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
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定位系统
传感器
规划决策系统 执行控制系统
执行器
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用户
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驾驶人员 驾驶人员
驶
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该
1
辅助 驾驶
系统可持续进行车辆运动控制（但无法同 时控制横向和纵向运动），其未能控制的
驾驶人员和自 动驾驶系统
驾驶人员
部分需要由驾驶人员负责。
驾驶人员 驾驶人员
受限
2
部分 自动 驾驶
在该等级的自动驾驶系统适用环境下，该 系统可同时且持续控制车辆的横向和纵向 运动。但驾驶人员要负责观察目标、响应 事件以及监督自动驾驶系统的工况。
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无人系统自主性
无人系统为完成其目标而自身具备的感知、分析、通信、规划和决策的综合能力
无人车自主等级 版权声明 感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔 偿！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是PPT模板素材的使用权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
自动驾驶 系统
自动驾驶 系统
自动驾驶 系统
受限
5
完全 在所有（车辆可行驶的道路）环境下，该等级 自动 的自动驾驶系统可持续履行全部动态驾驶任务 驾驶 以及接管工作。无需乘车人响应接管请求。
自动驾驶 系统
自动驾 驶系统
自动驾驶 系统
不受限
无人系统自主性等级
无人机自主等级
单机 自主性
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0 无自主性 1 在有限的可实施船舶航行环境下具备初级半自主能力 2 在有限的可实施船舶航行环境下具备中级半自主能力 3 在有限的可实施船舶航行环境下具备高级半自主能力 4 在大多数可实施船舶航行环境下具备自主能力 5 在所有可实施船舶航行环境下具备完全自主能力
无人水下潜航器自主等级
1 环境感知部分：7个自主等级 2 外部交互部分：2个自主等级 3 规划决策与控制部分：6个自主等级