多自主车辆实验系统路径跟踪与协作算法研究

发布时间：2020-07-17 13:36

【摘要】：多自主车辆系统的研究成果能有效改善现有的交通状况,缓解交通压力,提升道路交通的安全性,促进智能驾驶的发展,已成为近年来研究热点之一。本文通过搭建室内多自主车协作实验平台来进行相关的理论研究,包括平台上的路径跟踪实验、无信号灯路口的安全协作控制、城市交通网络背景下的任务分配等,主要内容如下：(1)搭建和完善多自主车辆协作实验平台,设计整个平台的体系结构。完成室内定位系统覆盖范围与定位精度的调试；进行无线通讯网络的搭建,规范信息传递方式；对自主车子系统进行设计与整体调试,包括红外、摄像头等。以及在此基础上设计开发相应的软件平台,将平台各模块组网,丰富平台功能,实现平台内部的信息实时交互。(2)建立电子图库供自主车调用,以目标点的形式存储期望轨迹。自主车结合室内定位信息以及运动学模型进行实时的位姿估计,设计路径跟踪控制器完成轨迹跟踪,并在平台上进行实验。(3)研究典型交叉路口的避碰安全协作,利用混合自动机模型对多自主车辆系统建模。根据自主车的状态信息,在两自主车的位移坐标平面上确定危险区域,并根据初始时刻两自主车处于危险区域内和危险区域外两种情况,设计不同的避碰控制策略,进行分区域的安全协作控制,仿真的结果也验证了算法的有效性。(4)模拟真实道路环境,以物流运输为背景,利用第二价格密封拍卖的方式进行任务分配。引入自主车的能力和偏好来减少竞价冲突,并对新加入的任务提出再分配的方式,优化原有的分配方案,进一步优化系统的总体性能,针对不同车辆数和任务数的组合,进行仿真实验。综上所述,本文主要完成整个实时仿真平台的搭建,包括硬件和软件两个部分,为多自主车辆系统的相关研究提供良好的平台支持,并对多自主车辆路径跟踪、安全协作以及动态任务分配进行研究,进行仿真与实验分析。本文的研究工作得到了国家自然科学基金项目“复杂环境下群体机器人系统协同适应性理论与方法研究”(60675057)的资助。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TP273
【图文】：

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程碑的意义。逡逑oT／黎私？赫暴~枺簦颍晨龋唤箦义蠘O幽逡逑图１．１美国加州ＰＡＴＨ项目车队演示逦图１．２帕巧尔大学无人车驾驶逡逑２０１０年上海世博会上，更是让世界看到智能交通的美好未来。来自意大利帕尔玛逡逑大学的无人驾驶汽车行经１．３万公里，历时Ｈ个月横穿欧亚大陆驶进上海世博园，宣逡逑告现代版的马可波罗之行顺利完成“＂。整个过程中，两辆智能车Ｗ编队的形式，在有逡逑限的人工干预下，实现无人驾驶，依靠车载传感器来应对各种类型的交通和天气情况。逡逑图１．３世博会ＥＮ－Ｖ智能车逡逑２逡逑

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术奠定了未来车辆的发展趋势，并且能够实现自动驾驶。在自动驾驶模式下，通过对逡逑实时交通信息的分析，ＥＮ－Ｖ智能车能自动选择最佳的行驶路线，从而缓解交通拥挤。逡逑通过车载传感器能够对障碍物进行检测及时做出调整，并且依靠与其他车辆及道路基逡逑础设施的交互来减少交通事故的发生，向世人展现了智能交通的美好未来。逡逑１．３多智能车辆系统的研究现状逡逑１．３．１智能车辆仿真软件平台逡逑随着计算机技术的高速发展Ｗ及智能交通研究的不断深入，不少研究机构推出相逡逑应的仿真软件来进行智能车的仿真研究。与实际的智能车相比，仿真软件具有安全经逡逑济、便捷易扩展的特点，能够模拟现实环境，来解决一些实际问题，＃过调节控制参逡逑数来验证系统的控制效果。逦ｓ＇逡逑比较具有代表性的有德国的ＰＴＶ公司研制开发的ＶＩＳＳＩＭＷ微观交通仿真软件。逡逑作为该类模拟软件的标准，它是一款基于时间间隔的仿真建模软件，可Ｗ模拟驾驶员＿＿逡逑生理…也理行为对车流量建模，分析各种交通条件下公共交通的运行状况。用户可Ｗ逡逑通过３Ｄ动画观看车辆运行状态，并可离线进行各类数据的统计，该软件为用户提供逡逑一。逦＇

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