基于联合自适应卡尔曼滤波的缩微车目标检测系统设计与实现
本文关键词: 目标检测 运动状态估计 多传感器 缩微车 行人识别 联合自适应卡尔曼滤波 出处:《吉林大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:车辆的目标检测主要是通过车载传感器对局部环境感知来实现,其中最重要的部分是估计车辆前方目标的运动状况。车辆行驶过程中对前方目标运动状态的估计是智能车辅助驾驶系统中的重要研究课题,其主要包括实时测量搭载传感器的实验车与前方目标的相对横纵向速度、相对横纵向加速度和相对位置等状态变量。传统的单传感器目标检测只能根据传感器的特性获取某一方面的数据,而多传感器可以为缩微车提供更加完整的数据信息。因此可以将自适应卡尔曼滤波模型和联合卡尔曼滤波模型做出融合,达到了避免单传感器信息采集盲区的问题并且提高了滤波器系统稳定性的目的,最终达到提高多数据源信息融合的质量目的,为进一步的判断和决策提供了良好的基础。另一方面采用缩微车技术可以降低实验成本、降低实验风险、提高系统维护性并且提供了模拟大规模车辆的功能,这些特点使得缩微车成为了智能交通实验的良好载体。本文以场景中的缩微车为基础,即每个车辆都可以获得一定范围内的其他车辆和障碍物的状态信息,通过以下两个方面对该系统进行设计与实现:(1)实现对缩微车前方目标检测:缩微车在行驶过程中通过摄像头、雷达和车载光电编码器不断采集车辆前方的局部交通情况,然后通过mini2440处理器对来自不同传感器的信息进行集中处理。在mini2440中将进行如下算法:采用基于HOG+SVM行人识别提取图像数据的行人目标、采用区域分割法提取雷达数据的目标运动信息以及通过光电编码器获取车辆自身车速。最后经过处理的信息将发送到服务器端并进行数据融合完成局部交通环境的显示。(2)实现多传感器数据融合:基于新息自适应卡尔曼滤波,提出了一种多传感器联合滤波的方法来提高估计前方行驶车辆的运动状态的精度。该滤波方式以激光雷达和毫米波雷达作为局部滤波器,通过自适应过程实时调整局部滤波器的测量噪声协方差和系统噪声协方差,并利用测量噪声协方差计算出联合滤波中各局部滤波器的信息分配因子,最后根据信息分配因子来完成最优信息融合并将全局滤波结果反馈到各局部滤波器。联合卡尔曼滤波可以结合多种传感器的测量优势,使每次得到的滤波结果是各个局部滤波器中最优的,并且利用反馈机制提高了测量精度。根据实验结果可知,本文提出的缩微车目标检测系统的功能正确完善,可以达到实时监控局部交通环境的目的。同时联合自适应卡尔曼滤波方式有良好的环境适应能力和系统容错率,当一个传感器的滤波性能出现异常时,该系统的滤波结果并未产生异常。在整个实验过程中,该方法相较于标准卡尔曼滤波和单传感器的新息自适应滤波具有最高的测量精度。
[Abstract]:The target detection of vehicle is mainly realized by the local environment perception of the vehicle sensor. The most important part is to estimate the moving state of the vehicle in front of the vehicle. The estimation of the moving state of the forward target is an important research topic in the intelligent vehicle assisted driving system. It mainly includes the real-time measurement of the relative transverse and longitudinal velocities between the experimental vehicle and the target in front of the sensor. The traditional single sensor target detection can only obtain some data according to the characteristics of the sensor. The multi-sensor can provide more complete data information for the minibus, so the adaptive Kalman filter model and the United Kalman filter model can be fused. It can avoid the problem of single sensor information acquisition blind area and improve the stability of filter system. Finally, it can improve the quality of multi-data source information fusion. On the other hand, it can reduce the cost of experiment, reduce the risk of experiment, improve system maintainability and provide the function of simulating large-scale vehicle. These characteristics make the minibus a good carrier of intelligent traffic experiment. This paper is based on the scene of the minivan, that is, each vehicle can obtain a certain range of other vehicles and obstacles of the state information. Through the following two aspects of the design and implementation of the system: 1) to achieve the microcar forward target detection: the minibus in the process of driving through the camera. Radar and on-board photoelectric encoder continuously collect the local traffic information in front of the vehicle. Then the information from different sensors is processed centrally through the mini2440 processor. In mini2440, the following algorithm will be used: adopt HOG based on. The pedestrian target extracted from the image data is identified by SVM pedestrian recognition. The region segmentation method is used to extract the target motion information from radar data and the vehicle speed is obtained by photoelectric encoder. Finally, the processed information will be sent to the server and fused to complete the local traffic environment. Display of. 2) realize multi-sensor data fusion: adaptive Kalman filter based on innovation. A multi-sensor combined filtering method is proposed to improve the accuracy of estimating the moving state of the moving vehicle in front of the vehicle. The filtering method uses laser radar and millimeter wave radar as local filters. The measurement noise covariance and the system noise covariance of the local filter are adjusted in real time by the adaptive process, and the information allocation factor of each local filter in the joint filter is calculated by using the measurement noise covariance. Finally, according to the information allocation factor, the optimal information fusion is completed and the global filtering results are fed back to the local filters. The United Kalman filter can combine the measurement advantages of various sensors. The filter results obtained each time are the best in each local filter, and the measurement accuracy is improved by the feedback mechanism. According to the experimental results, the function of the microbus target detection system proposed in this paper is correct and perfect. At the same time, the combined adaptive Kalman filter has good environmental adaptability and system fault tolerance, when the filtering performance of a sensor is abnormal. In the whole experiment, this method has the highest measurement accuracy compared with the standard Kalman filter and the single sensor innovation adaptive filter.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U463.6;TN713
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 于允平;智能车辆和高速公路方兴未艾[J];世界产品与技术;1996年02期
2 郭烈,王荣本,顾柏园,余天洪;世界智能车辆行人检测技术综述[J];公路交通科技;2005年11期
3 李旭;张为公;;智能车辆导航技术的研究进展[J];机器人技术与应用;2007年04期
4 程钊;万齐齐;唐旋来;刘广林;彭刚;黄心汉;王永骥;;智能车道路识别及控制研究[J];伺服控制;2007年06期
5 罗晓玲;;基于视觉的智能车导航技术[J];信息与电脑(理论版);2011年10期
6 熊升华;赵海良;;基于矩形安全邻域的智能车移动仿真研究[J];计算机应用研究;2013年12期
7 潘明;汪镭;康琦;吴启迪;;基于电磁信号导航的智能车系统设计与开发[J];中国科技论文;2014年04期
8 于少伟;;智能车辆自动超车控制仿真研究[J];系统仿真学报;2009年08期
9 孙辉;张参参;史久根;;竞赛用智能车的设计[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2009年03期
10 李宗;项羽升;蒲荣军;张笑楠;;电磁智能车的设计与调试[J];硅谷;2012年13期
相关会议论文 前6条
1 张祖锋;徐友春;张鹏;朱增辉;;缩微智能车的环境感知与控制决策算法研究[A];第八届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通与安全[C];2013年
2 汪铁民;;智能车辆的若干问题[A];四川省第九届(2009年)汽车学术交流年会论文集[C];2009年
3 黄鸿;吕晓华;任雪梅;;基于SPCE061A的智能车模语音控制系统[A];国产科学仪器应用、创新和产业化学术研讨会论文集(二)[C];2007年
4 张国伍;钱大琳;;中国智能交通发展战略构想[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年
5 王立琦;杜茂;;基于激光扫描仪的智能车前方障碍物检测[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
6 孙怀江;;ALVINN及其扩展[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
相关重要报纸文章 前4条
1 记者 刘莉;“中国智能车未来挑战赛”西安开战[N];科技日报;2010年
2 陈海霞 颜士秀 小莉;常州“智能车”全国夺冠[N];常州日报;2010年
3 记者张兆军;两种智能车 无人可驾驶[N];科技日报;2003年
4 记者 孙春艳;“科博会”在京开幕[N];吉林日报;2003年
相关博士学位论文 前10条
1 兰艳亭;基于免疫机制的智能车转向控制系统研究[D];中北大学;2017年
2 钱臻;基于组合定位技术的多智能车辆合作编队仿真技术研究[D];东北林业大学;2012年
3 汪明磊;智能车辆自主导航中避障路径规划与跟踪控制研究[D];合肥工业大学;2013年
4 刘华军;面向智能车辆的道路环境理解技术研究[D];南京理工大学;2007年
5 李进;视觉导航智能车辆的路径识别和跟踪控制[D];合肥工业大学;2008年
6 沈志熙;基于视觉导航的智能车辆在城区复杂场景中的目标检测技术研究[D];重庆大学;2008年
7 王锋辉;面向区域智能运输的多智能车辆协作研究[D];上海交通大学;2009年
8 焦俊;基于多Agent系统的智能车辆自主行驶控制研究[D];合肥工业大学;2010年
9 郭景华;视觉导航式智能车辆横向与纵向控制研究[D];大连理工大学;2012年
10 李贻斌;ITS智能车辆关键技术研究[D];天津大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 马育林;智能车自主驾驶控制系统研制与试验[D];武汉理工大学;2010年
2 邱迎;道路自动识别与控制的智能车系统的研究[D];重庆大学;2010年
3 郭达;智能车避障路径动态规划和车体控制研究[D];长安大学;2015年
4 崔佳超;无人驾驶智能车在动态环境中的避障方法[D];西安工业大学;2015年
5 杨成;无人驾驶智能车障碍检测方法研究[D];西安工业大学;2015年
6 刘健全;基于高速移动网络的智能车视频驾驶系统设计与实现[D];浙江大学;2015年
7 刘远源;校园环境下的运动目标检测与跟踪的研究与实现[D];浙江大学;2015年
8 逄伟;低速环境下的智能车无人驾驶技术研究[D];浙江大学;2015年
9 孙涛;基于MC9S12DG128的智能车控制系统研究[D];南昌大学;2015年
10 王广玮;智能车辆横向运动控制系统设计与实验研究[D];贵州大学;2015年
,本文编号:1478775
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1478775.html