本教材是为满足博士研究生的"现代导航前沿"课程教学需求而编撰的，从新型导航测量技术、量子导航传感技术和智能导航控制技术三个方面，力图全面深入地展示导航技术的未来发展方向。本书共3个专题，分为11章，具体内容包括:视觉SLAM技术，偏振光导航技术，机会信号导航技术;量子导航传感概论，量子导航时频标准，无源量子导航传感、有源量子导航传感;智能导航控制基础概论，态势感知与智能信息处理，导航控制推理与决策制定，导航知识表示与学习生成等。

吴德伟，军队学科拔尖人才、空军级专家、博士生导师，复旦大学兼职教授，享受政府特殊津贴和军队优秀专业技术人才岗位津贴。先后被评为全军优秀教师、全军院校教书育人优秀教员、空军首届"十大”杰出青年、空军优秀教员、空军通信优秀科技干部、空军装备科技工作先进个人、空军工程大学教学名师，获军队院校育才奖"金奖”，荣立二等功3次、三等功1次，2007年当选为中国共产党"十七大”代表，2018年当选第十三届全国政协委员。

目录
第1专题 新型导航测量技术
第1章 视觉SLAM技术2
1.1 概述2
1.1.1 基本概念2
1.1.2 发展历程3
1.2 视觉SLAM测量原理4
1.2.1 相机模型5
1.2.2 SLAM问题的数学描述8
1.2.3 视觉SLAM算法框架9
1.3 视觉SLAM主流实现方案12
1.3.1 LSD-SLAM 方案13
1.3.2 ORB-SLAM系列方案13
1.3.3 DSM 方案14
1.3.4 VINS-Fusion 方案15
1.3.5 ElasticFusion 方案16
1.3.6 InfiniTAM 方案16
1.3.7 BundleFusion 方案17
1.4 视觉SLAM的发展19
1.4.1 视觉惯性SLAM19
1.4.2 基于深度学习的视觉SLAM22
1.4.3 语义视觉SLAM23
小结26
思考题26
第2章 偏振光导航技术27
2.1 概述27
2.1.1 基本概念27
2.1.2 发展历程28
2.2 偏振光导航测量原理29
2.2.1 大气偏振模式理论29
2.2.2 大气偏振模式分析31
2.2.3 航向角的测量原理32
2.3 仿生偏振光导航技术33
2.3.1 昆虫偏振光导航机理33
2.3.2 仿生偏振光导航传感34
小结35
思考题36
第3章 机会信号导航技术37
3.1 概述37
3.1.1 机会信号导航的概念37
3.1.2 机会信号导航的技术特点38
3.1.3 机会信号导航的研究现状38
3.2 导航定位原理39
3.2.1 定位方法原理39
3.2.2 定位精度的影响因素43
3.3 机会信号导航的类型44
3.3.1 基于蓝牙信号的定位44
3.3.2 基于UWB信号的定位44
3.3.3 基于Wi-Fi信号的定位44
3.3.4 基于调频广播信号的定位45
3.3.5 基于地面数字电视信号的定位46
3.3.6 基于低轨卫星信号的定位47
3.3.7 基于可见光信号的定位47
3.4 机会信号导航的发展48
小结49
思考题49
参考文献50
第2专题 量子导航传感技术
第4章 量子导航传感概论54
4.1 研究对象54
4.2 研究现状55
4.2.1 无源量子传感55
4.2.2 有源量子传感63
4.2.3 研究现状分析67
小结67
思考题67
第5章 量子导航时频标准68
5.1 概述68
5.1.1 原子频标的概念68
5.1.2 原子钟的分类68
5.2 CPT 原子钟的原理70
5.2.1 主动型 CPT 原子钟71
5.2.2 被动型 CPT 原子钟72
5.3 CPT 原子钟的实现73
5.3.1 光学系统73
5.3.2 物理系统73
5.3.3 误差因素分析74
小结75
思考题75
第6章 无源量子导航传感76
6.1 概述76
6.1.1 原子陀螺仪76
6.1.2 原子加速度计77
6.1.3 量子磁力仪77
6.2 原子陀螺仪的原理78
6.2.1 原子干涉陀螺仪78
6.2.2 SERF原子自旋陀螺仪81
6.2.3 核磁共振陀螺仪84
6.3 原子加速度计的原理88
6.3.1 量子重力仪的测量原理89
6.3.2 量子重力仪系统实现90
6.3.3 误差因素分析91
6.4 CPT量子磁力仪的原理92
6.4.1 弱磁场测量磁力仪92
6.4.2 CPT磁力仪的工作原理94
6.4.3 量子干涉磁力仪的实现97
6.4.4 误差因素分析98
小结99
思考题99
第7章 有源量子导航传感100
7.1 概述100
7.1.1 量子信号的特性100
7.1.2 量子特性的应用101
7.2 量子雷达技术102
7.2.1 量子雷达原理102
7.2.2 量子雷达关键技术103
7.3 量子定位技术104
7.3.1 量子定位原理104
7.3.2 量子定位关键技术107
7.3.3 量子定位技术展望109
7.4 量子微波导航109
7.4.1 量子纠缠微波导航测距110
7.4.2 量子纠缠微波导航测角111
小结113
思考题113
第3专题 智能导航控制技术
第8章 智能导航控制基础概论116
8.1 自然智能导航机理116
8.1.1 大脑的导航细胞研究116
8.1.2 类脑导航的研究现状122
8.2 智能导航的结构组成126
8.3 智能导航的新质能力128
8.4 智能导航的研究现状130
8.4.1 语义导航的提出130
8.4.2 语义导航的进展131
小结133
思考题133
第9章 态势感知与智能信息处理134
9.1 概述134
9.2 视觉导航传感技术135
9.2.1 光学传感物理基础136
9.2.2 视觉导航数理模型141
9.3 智能信息处理技术143
9.3.1 传统的图像特征提取方法144
9.3.2 神经网络特征提取方法148
9.3.3 视觉相对位姿估计原理149
小结152
思考题152
第10章 导航控制推理与决策制定153
10.1 无人驾驶决策控制方法153
10.1.1 环境预测模块153
10.1.2 行为决策模块153
10.1.3 路径规划模块154
10.2 自主运行决策算法155
10.2.1 基于数学求解的方法155
10.2.2 基于机器搜索的方法155
10.2.3 基于数据驱动的方法156
10.3 基于知识图谱的决策156
10.3.1 知识图谱的能力与作用156
10.3.2 可解释的知识图谱推理157
10.3.3 知识图谱飞行决策实例164
小结166
思考题167
第11章 导航知识表示与学习生成168
11.1 智能系统的知识与表示168
11.2 导航领域专门知识内容169
11.3 运行空间导航地图表示170
11.3.1 环境实体检测算法171
11.3.2 语义地图构建方法176
11.4 导航经验知识图谱建立177
11.4.1 多模态的知识检索177
11.4.2 飞行知识图谱构建181
11.4.3 知识图谱的存储方式190
11.5 强化学习下的知识生成191
11.5.1 强化学习的技术基础191
11.5.2 强化学习应用的问题198
小结198
思考题199
参考文献200