船舶与海洋工程系
电子邮件：qiaolei at sjtu.edu.cn
通讯地址：上海市闵行区东川路800号美加墨世界杯官方网站木兰船建大楼
工作经历
2024年6月-至今， 美加墨世界杯官方网站，长聘教轨副教授，硕士、博士生导师
2020年4月-2024年6月， 美加墨世界杯官方网站，长聘教轨助理教授，硕士、博士生导师
教育经历
2014年-2020年， 美加墨世界杯官方网站，自动化系，获博士学位
2017年-2018年，俄亥俄州立大学（The Ohio State University），电气与计算机工程系，联合培养博士
2012年-2014年，哈尔滨工程大学，自动化系，获硕士学位
2008年-2012年，哈尔滨工程大学，自动化学院（陈赓班），获学士学位
实验室简介：
海洋智能机器人与无人系统实验室致力于突破深海探测、海洋资源开发、环境监测、海洋牧场等领域的核心关键技术。实验室以智能感知、自主决策、协同作业、环境适应为核心驱动力，围绕以下四个关键方向开展系统性、前瞻性的研究与开发。
1. 海洋机器人先进导航与控制方法
研发面向复杂海洋环境（强扰动、弱通信、低能见度）的高精度、高鲁棒性导航定位技术，包括多源信息融合、地形辅助导航与SLAM。
开发鲁棒自适应控制算法，提升机器人在强非线性、时变、不确定海洋环境下的运动控制性能（轨迹跟踪、定点悬停、路径规划、抗扰抗流）。同时探索基于人工智能（深度学习、强化学习）的智能自主控制策略，实现任务驱动的自适应行为决策。
2. 同构/异构海洋机器人协同与博弈
研究多AUV/USV/UAV等海洋机器人（同构或异构）的分布式协同感知、任务规划、编队控制与自主协作机制。开发高效的通信组网技术（声学、光学、跨介质），保障复杂海况下协同系统的信息可靠交互。
探索海洋机器人集群的智能博弈策略，应用于对抗性环境下的任务执行（如区域拒止、攻防对抗），提升系统在动态对抗场景中的生存能力和任务成功率。
3. 海洋机器人具身智能与数字孪生
推动海洋机器人“具身智能”发展，将机器人的物理形态、感知能力、运动特性与其智能决策深度耦合，使其能更自然地理解和适应复杂的海洋物理环境。
构建高保真海洋机器人及其作业环境的数字孪生系统，实现状态实时映射、感知驱动、故障诊断、虚拟测试与训练。
4. 新概念与仿生海洋机器人
设计研发具有创新构型、新型驱动与推进方式（如仿生推进、软体驱动）、特殊功能（如吸附功能、跨介质航行）的新概念海洋机器人平台。
深入研究海洋生物（如鱼类、鲸豚、蝠鲼、章鱼）的运动机理、感知模式与环境适应策略，开发高性能的仿生海洋机器人。
本实验室旨在通过上述前沿方向的交叉融合与协同创新，突破海洋机器人单体智能与群体协作的瓶颈，提升其在极端复杂环境下的自主性、适应性、协同性和作业效能，为人类更深入地认知海洋、经略海洋提供智慧引擎。
实验室具备科研所需的优越软硬件条件（包括AUV、ROV、仿生机器鱼、无人机等机器人平台）、自由愉悦的科研环境、广泛的国际合作渠道、以及丰富的文体活动（我本人爱打篮球、健身、跑步）。支持学生参加国内外高水平学术会议，指导学生发表高水平论文和参加国内外高水平比赛，提供与行业内和知名企业的科研合作，给予学业和就业指导与机会。实验室将按月向学生发放基本助研酬金，并视学生科研成果产出情况给予一定科研奖励。如学生打算出国深造，将尽可能为学生提供推荐和帮助。
实验室注重理论与实际相结合，但也支持学生按个人兴趣发展，如从事单独的理论或工程技术研究。将根据学生对自己未来的发展规划有针对性地设计培养方案。本课题组的研究内容希望学生学过自动控制原理/线性控制理论/机器学习等相关基础课程，有较强的Python/C语言编程能力/工程实践能力（尤其是硬件与嵌入式开发能力）。尤为欢迎有相关研究积累的学生，如发表过相关论文或参加过实践类比赛的学生。希望学生热爱科研、有理想、肯努力。我会在学生实现理想的道路上竭尽所能提供帮助。
我们热忱欢迎致力于海洋智能装备研究的优秀学者、工程师和学生加入我们，共同探索深蓝奥秘，智驭未来海洋！
实验室网址：
Github: https://sjtu-mirus.github.io/MIRUS.github.io/research/
Bilibili: https://space.bilibili.com/3546638633142975?spm_id_from=333.1007.0.0
负责人简介：
乔磊，美加墨世界杯官方网站副教授，博士生导师。研究方向聚焦海洋智能机器人与无人系统。以第一/通讯作者在IEEE汇刊等发表论文40余篇，5篇入选ESI高被引论文，Google Scholar引用2700余次。相关成果被《山东卫视》、《上海教育卫视》等多家媒体报道。申报/授权专利15项。入选“海洋强国”青年科学家提名、中国科协青年托举人才、全球前2%顶尖科学家榜单、中核集团启明星人才等。获第七届国际自动化、控制和机器人工程会议（CACRE）青年科学家奖、2019年IET Control Theory & Applications最佳论文奖、IEEE USYS（国际水下系统技术大会）最佳论文奖、上海市自动化学会最佳博士学位论文奖和年度最佳论文奖、第六届国际自动化、控制和机器人工程会议最佳学生论文奖等学术奖励10余项。研究牵引教学，获2024中国国际海洋水下机器人大赛“优秀指导教师奖”、美加墨世界杯官方网站2024年教学成果奖一等奖。担任《机器人》、《中国舰船研究》、《无人系统技术》等期刊青年编委。受邀在首届中国海洋水下机器人大赛和水下无人智能技术高端学术论坛、第七届全国海洋技术大会、第四届智能无人系统与人工智能大会、第三届近海深水桥隧工程设计与研究进展学术研讨会、港口、航道、海岸与海洋工程中青年学者学术会议等学术会议/论坛做大会报告/分会场报告/邀请报告10余次。
学生培养：
1. 培养学生获第九届美加墨世界杯官方网站研究生“学术之星”提名奖（指导的第一个博士生）；
2. 培养学生获2024年中国科协青年人才托举工程博士生专项（指导的第二个博士生）；
3. 培养学生获2025年中国科协青年人才托举工程博士生专项（指导的第三个博士生）；
4. 培养学生获得上海市优秀毕业生（指导的第一个博士生）；
5. 培养学生获得美加墨世界杯官方网站优秀毕业生（指导的第一届硕士生）；
6. 培养学生获得博士、硕士生国家奖学金等各类奖学金多项；
7. 指导学生获得2024中国国际海洋水下机器人大赛特等奖、第二十五届中国机器人及人工智能大赛全国一等奖、挑战杯“揭榜挂帅”一等奖、第十二、十三届全国海洋航行器设计与制作大赛全国一等奖等竞赛奖励12项；
8. 学生毕业去向：大连理工大学助理教授、中船710研究所、中船701研究所、华为、长安汽车以及上市公司等。
1. 海洋机器人先进导航与控制方法
2. 同构/异构海洋机器人协同与博弈
3. 海洋机器人具身智能与数字孪生
4. 新概念与仿生海洋机器人
现为上海市自动化学会理事会理事，中国自动化学会机器人专委会委员，中国造船工程学会青年工作委员会委员等。担任《机器人》(EI收录)、《中国舰船研究》、《无人系统技术》等期刊的青年编委，并受邀担任《机器人》特邀专刊—“海洋智能机器人”特约编委。曾任第十二届国际海岸与海洋工程会议(ICCOE)、第十六届国际自动控制联合会海洋系统、机器人技术及载运工具控制应用会议(IFAC CAMS)、第四十届中国自动化学会青年学术年会(YAC)、IEEE第八届国际水下系统技术大会(IEEE USYS)的分会场主席。
1. 国家自然科学基金面上项目，主持；
2. 某国家级项目，主持；
3. 中国科协青年人才托举工程项目，主持；
4. 国家自然科学基金青年项目，主持；
5. 上海市自然科学基金面上项目，主持；
6. 中核集团领创科研项目，主持；
7. 中核集团青年英才项目，主持；
8. 上海市“科技创新行动计划”扬帆计划项目，主持；
9. “交大2030”计划首批C类立项项目，主持；
10. 美加墨世界杯官方网站“深蓝计划”项目，主持。
详细论文见：Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=m8LhY94AAAAJ&hl=zh-CN
第一/通讯作者代表性论文:
2026
1. Wenhao Gan, Kai Guo, Lei Qiao, “A scalable multi-UUVs collaborative multi-objective area protection framework using multi-task MADRL,” IEEE Transactions on Mobile Computing, Early Access, 2026.
2. Lin Yu, Lei Qiao, “Six-dimensional digital twin system for autonomous underwater vehicles: conceptualization and twin experiments,” Journal of Field Robotics, DOI: 10.1002/rob.70220, 2026.
3. Xiujun Chai, Yuanlong Li, Lei Qiao, Yanji Liu, “Terrain-aided navigation based on particle filter with relocation function,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 75, no. 8504809, 2026.
4. Xiujun Chai, Yuanlong Li, Lei Qiao, Yanji Liu, “Terrain-aided navigation based on sequential multiple distribution estimation filter: theory and experiment,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 31, no. 1, pp. 393-401, 2026.
2025
1. Wenhao Gan, Kai Guo, Lei Qiao, “An adaptive AUV hunting strategy for high-mobility target with hierarchical MADRL,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Early Access, 2025. (第七届全国海洋技术大会研究生优秀墙报奖)
2. Mingqi Yao, Lin Yu, Kai Guo, Yu Lu, Weidong Zhang, Lei Qiao，“Distributed two-layered leader-follower affine formation control for multiple AUVs in three-dimensional space,” IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics: Systems, vol. 55, no. 1, pp. 85-95, 2025. (上海市自动化学会2025年度最佳论文奖，ESI高被引论文)
3. Wenhao Gan, Lei Qiao, “An adaptive deep reinforcement learning framework for AUV attack-defense games,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 26, no. 10, pp. 16320-16335, 2025.
4. Panzhao Chen, Lin Yu, Kai Guo, Lei Qiao, “Fast and accurate trajectory tracking control for underactuated AUVs with mismatched disturbances: theory and experiment,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 72, no. 8, pp. 8312-8321, 2025.
5. Wenhao Gan, Lei Qiao, “Many-versus-many UUV attack-defense game in 3D scenarios using hierarchical multi-agent reinforcement learning,” IEEE Internet of Things Journal, vol. 12, no. 13, pp. 23479-23494, 2025.
6. Wenhao Gan, Kai Guo, Lei Qiao, “Sim2Real transfer for AUV games via MADRL and digital twins,” in Proceedings of the 16th IFAC Conference on Control Applications in Marine Systems, Robotics and Vehicles (CAMS 2025), Wuhan, China, August 25-28, 2025, vol. 59, no. 22, pp. 336-341.
2024
1. Tong Tan, Lin Yu, Kai Guo, Xuyang Wang, Lei Qiao, “Biomimetic robotic remora with hitchhiking ability: design, control and experiment,” IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 9, no. 12, pp. 11505-11512, 2024. (第七届全国海洋技术大会研究生优秀墙报奖)
2. Lin Yu, Lei Qiao, Chao Shen, “Obstacle avoidance for a large-scale high-speed underactuated AUV in complex environments,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 25, no. 12, pp. 19831-19841, 2024. (中国自动化学会港澳博士学术交流会优秀海报奖)
3. Lin Yu, Lei Qiao, Chao Shen, “High-speed obstacle avoidance of a large-scale underactuated autonomous underwater vehicle under a finite field of view,” IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 22, pp. 1996-2005, 2024.
4. Mingqi Yao, Kai Guo, Yu Lu, Weidong Zhang, Lei Qiao，“Distributed adaptive integral sliding mode affine formation maneuver control for multiple AUVs with event-triggered chattering-reduction mechanism,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 73, no. 11, pp. 16341-16350, 2024.
5. Xiujun Chai, Yuanlong Li, Lei Qiao, Min Zhao, “Terrain-aided navigation of long-range AUV based on cubature particle filter,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 73, pp. 3517909, 2024.
6. Mingqi Yao, Kai Guo, Lei Qiao, “Distributed affine formation maneuver control for multiple AUVs in three-dimensional space,” in Proceedings of the IEEE 10th International Conference on Underwater System Technology: Theory and Applications (USYS), Xi'an, China, October 18-20, 2024, pp. 1-5. (Best Paper Award)
2022
1. Lei Qiao, Min Zhao, Chao Wu, Tong Ge, Rui Fan, Weidong Zhang, “Adaptive PID control of robotic manipulators without equality/inequality constraints on control gains,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 32, no. 18, pp. 9742-9760, 2022.
2. Yu Lu, Rong Su, Chengxi Zhang, Lei Qiao, “Event-triggered adaptive formation keeping and interception scheme for autonomous surface vehicles under malicious attacks,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 18, no. 6, pp. 3947-3957, 2022.
3. Xiaotong Cheng, Yu Lu, Lei Qiao, Zhihuan Hu, Weidong Zhang, “Multi-task cooperative formation control of autonomous surface vessels with interception of moving objects,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 47, no. 2, pp. 271-281, 2022.
4. Jianyu Liu, Min Zhao, Lei Qiao, “Adaptive barrier Lyapunov function-based obstacle avoidance control for an autonomous underwater vehicle with multiple static and moving obstacles,” Ocean Engineering, vol. 243, no. 110303, 2022.
Before 2021
1. Lei Qiao, Weidong Zhang, “Trajectory tracking control of AUVs via adaptive fast nonsingular integral terminal sliding mode control,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 16, no. 2, pp. 1248-1258, 2020. (上海市自动化学会2020年度最佳论文奖，ESI热点论文，ESI高被引论文)
2. Lei Qiao, Weidong Zhang, “Adaptive non-singular integral terminal sliding mode tracking control for autonomous underwater vehicles,” IET Control Theory and Applications, vol. 11, iss. 8, pp. 1293-1306, 2017. (2019 IET Control Theory & Applications Premium Award-Best Paper， ESI高被引论文)
3. Lei Qiao, Weidong Zhang, “Double-loop integral terminal sliding mode tracking control for UUVs with adaptive dynamic compensation of uncertainties and disturbances,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 44, no. 1, pp. 29-53, 2019. (ESI高被引论文)
4. Lei Qiao, Weidong Zhang, “Adaptive second-order fast nonsingular terminal sliding mode tracking control for fully actuated autonomous underwater vehicles,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 44, no. 2, pp. 363-385, 2019. (ESI高被引论文)
5. Lei Qiao, Shitao Ruan, Guoqing Zhang, Weidong Zhang, “Robust H2 optimal depth control of an autonomous underwater vehicle with output disturbances and time delay,” Ocean Engineering, vol. 165, pp. 399-409, 2018.
6. Lei Qiao, Bowen Yi, Defeng Wu, Weidong Zhang, “Design of three exponentially convergent robust controllers for the trajectory tracking of autonomous underwater vehicles,” Ocean Engineering, vol. 134, pp. 157-172, 2017.
7. Yu Lu, Xinli Xu, Lei Qiao, Weidong Zhang, “Robust adaptive formation tracking of autonomous surface vehicles with guaranteed performance and actuator faults,” Ocean Engineering, vol. 237, no. 109592, 2021.
本科生课程：《智能船舶基础II》、《水下机器人》
研究生课程：《现代控制理论》
申报/授权国家发明专利15项，代表性专利如下：
1. 乔磊，于林，李元龙，赵敏，葛彤，基于真实扰动数据的分布式大型高速AUV高保真仿真系统，202211309790.2，国家发明专利。
2. 乔磊，李海鑫，徐健，张耕实，王旭阳，李祥弘，面向机载场景的水下机器人避障感知方法及系统，202511139196.7，国家发明专利。
3. 乔磊，于林，姚明启，李祥弘，基于多波束测深声纳的水下静态障碍物感知方法，202310666635.4，国家发明专利。
4. 乔磊，李祥弘，于林，基于多波束测深仪的水下移动障碍物感知方法，202310459446.X，国家发明专利。
5. 乔磊，谭桐，于林，张睿逸，王旭阳，具有吸附功能的仿生鮣鱼，202310623213.9，国家发明专利。
6. 乔磊，谭桐，于林，张睿逸，王旭阳，基于胸鳍升潜结构的仿生机器鱼水下对接方法，202310697297.0，国家发明专利。
