用于自动驾驶系统的路径规划技术研究
发布时间：2021-07-10 05:29
自动驾驶是目前科技领域的一个前沿热点技术,在谷歌、特斯拉、Uber等科技公司的刺激下,科研机构和汽车制造厂商纷纷调配资源来加快该技术相关的研发工作。路径规划技术是自动驾驶系统中必不可少的技术模块。路径规划依赖于高精度地图,规划车体行驶的最优路线,实现从起始点到目标点的任务需求。路径规划技术也被广泛运用在游戏线路搜索、扫地机器人、物流配送、仓储巡检等场景中,因此便需要路径规划算法能够适应更为复杂的环境地图,同时又能节省时间成本。从算法本身特点及环境复杂度出发,采取对单一算法的改进和多种算法的融合方法,对路径规划技术的研究具有重要意义。本文从全局路径规划和局部路径规划两部分着手,分别对这两部分的算法进行研究。根据全局路径规划A*算法的原理,仿真对比了A*算法中常用的四种不同启发函数的寻路效果,同时提出一种改进的加权曼哈顿距离启发函数,仿真验证该启发函数提高了A*算法的寻路效率,在搜索到的路径长度,搜索时间和搜索的结点数量方面均具有优越性;根据局部路径规划DWA算法的原理,对该算法评价函数中三项评价指标的权重值如何选取进行了仿真分析,通过将采用加权曼哈顿距离的A*算法和DWA算法融合,使融合...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自动驾驶汽车主要组成
第1章绪论1第1章绪论1.1课题研究背景与意义在智慧交通和人工智能技术飞快发展的今天，自动驾驶系统通过去除人力化成本，为人们的生活带来更多的便捷。在汽车行业中，自动驾驶车辆在改善道路交通的安全性问题、缓解交通拥堵、疏解停车难问题的同时，也将大大降低因人为操作不当造成的交通事故引起生命与财产的巨大损失[1]。自动驾驶汽车主要包含激光雷达、GPS、摄像头、毫米波传感器等，在计算机控制下实现自动驾驶[2]，目前自动驾驶汽车主要组成如图1.1所示。同时自动驾驶已经成为公共交通系统的重要选择，全自动驾驶在许多西方国家的地铁或城市轨道交通都已实现，在无人参与的情况下，列车可以实现自主运行，比如国内上海地铁10号线、北京地铁机场线和香港的迪士尼线[3]。比亚迪公司在2018年，研发制造出了中国首辆无人驾驶云轨，这种轨道交通系统，不仅具有稳定可靠、抗干扰性强的自动驾驶功能，还具备了自动诊断、客流量实时监控和人脸识别等辅助功能[4]。自动驾驶还运用在一些固定的路线运输上，如物流配送，矿山运输等，图1.2为京东物流配送无人车。图1.1自动驾驶汽车主要组成图1.2京东物流配送无人车Figure1.1MainComponentsofAutomaticDrivingVehicleFigure1.2JDUnmannedlogisticsDrivingVehicle自动驾驶系统指一类能够以高度智能化的方式实现自动驾驶，即不需要人为干预，实现自主环境感知、行为规划决策和车辆控制的智能化系统[5]。该系统的关键技术主要由四个部分组成，分别为：行为决策、环境感知、路径规划和运动控制[6]。
用于自动驾驶系统的路径规划技术研究4图1.3特斯拉ModelS图1.4starship机器人Figure.1.3TeslaModelSFigure.1.4StarshipRobot1.2.2国内自动驾驶发展现状和西方欧美发达国家相比，我国开始自动驾驶技术研究较晚，20世纪80年代末，一些企业、科研机构才逐渐对自动驾驶技术投入研究。1988年以来，在国防科工委和国家863计划的支持下，清华大学开发了THMR系列智能车，其中THMR-V智能车可以在结构化环境中自动跟踪车道线[22]。2011年7月，由国防科技大学与一汽集团合作开发的红旗HQ3自动驾驶汽车，完成了286公里的高速公路全程无人驾驶试验，成为我国自主研发的智能车在复杂交通环境自动驾驶的新记录[23]。2012年，军事交通学院的“军交猛狮Ⅲ号”在自动驾驶状态下行驶了114km，最高时速为105km/h[24]，并在2015年和2016年荣获中国智能汽车未来挑战赛冠军。2013年12月，我国第一台月球探测车“玉兔号”开展了在月球表面的探测任务，“玉兔号”巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式，具有自主前进、避障、原地打转、横向侧摆，感知环境、规划路径的功能[25]。2017年12月，在中国智能汽车未来挑战赛中的无人驾驶组参赛车队，一辆名叫AutolaborPro1的智能机器人，在一个不到一米见方的车载面板上部署了包括激光雷达、GPS定位天线以及计算控制单元等在内的多个设备，如图1.5所示，依靠这种微型无人驾驶平台，该机器人获得了无人驾驶组中的三等奖。除了上述高校和传统的汽车制造厂商加入自动驾驶领域的研究外，以百度为代表的高科技、互联网公司也加入了自动驾驶领域的研究。2013年，百度开始自动驾驶汽车项目，其核心技术是“百度汽车大脑”，2015年12月初，百度无人驾驶汽车在北京进行驾驶测试，完成了从进入高速到驶出高速不同道路场景的随
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动驾驶车辆对城市的影响与规划应对：基于涟漪模型的文献综述[J]. 秦波,陈筱璇,屈伸. 国际城市规划. 2019(06)
[2]2018年智能网联汽车产业盘点[J]. 甄文媛. 汽车纵横. 2019(02)
[3]探究无人驾驶汽车的发展趋势[J]. 苏昶玮. 通讯世界. 2019(02)
[4]我国自动驾驶汽车行业发展现状及存在问题的探讨[J]. 徐志刚,张宇琴,王羽,宋瑞,王润民,赵祥模. 汽车实用技术. 2019(01)
[5]浅析无人驾驶中的感知技术[J]. 周丁涛. 科技传播. 2018(23)
[6]无人驾驶汽车事故成因分析与责任划分[J]. 潘福全,王铮,泮海涛,张丽霞,杨金顺. 交通科技与经济. 2018(06)
[7]移动机器人路径规划算法综述[J]. 霍凤财,迟金,黄梓健,任璐,孙勤江,陈建玲. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(06)
[8]自动驾驶车辆避障路径规划研究综述[J]. 周伟,李军. 汽车工程师. 2018(05)
[9]启发式方法在机器人路径规划优化中的应用综述[J]. 盛亮,包磊,吴鹏飞. 电光与控制. 2018(09)
[10]沃尔沃集团发布创新交通解决方案,提升交通安全与效率[J]. 汽车与配件. 2017(33)
博士论文
[1]基于人类驾驶行为的无人驾驶车辆行为决策与运动规划方法研究[D]. 杜明博.中国科学技术大学 2016
[2]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
硕士论文
[1]仓库安防巡检机器人关键技术研究[D]. 刘长文.沈阳大学 2018
[2]基于临场感知与信息交互技术的汽车远程代驾系统研究[D]. 黄鹏飞.长春理工大学 2018
[3]基于激光扫描雷达的自动驾驶技术研究[D]. 李赵.北方工业大学 2018
[4]自动跟随机器人研究及其测试系统开发[D]. 范逸伦.哈尔滨工程大学 2018
[5]基于STM32F4的快递终端机器人运动控制器设计[D]. 李江会.重庆交通大学 2018
[6]基于ROS系统的智能小车[D]. 项嵘.南京航空航天大学 2018
[7]粒子群优化算法的改进研究[D]. 张洵.渤海大学 2017
[8]基于SLAM的扫地机器人控制系统研究[D]. 陈玉.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于ROS的移动机器人建图导航技术研究[D]. 许玉龙.哈尔滨工业大学 2017
[10]智能车辆自动驾驶路径规划研究[D]. 安林芳.湖南大学 2017
本文编号：3275284
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自动驾驶汽车主要组成
第1章绪论1第1章绪论1.1课题研究背景与意义在智慧交通和人工智能技术飞快发展的今天，自动驾驶系统通过去除人力化成本，为人们的生活带来更多的便捷。在汽车行业中，自动驾驶车辆在改善道路交通的安全性问题、缓解交通拥堵、疏解停车难问题的同时，也将大大降低因人为操作不当造成的交通事故引起生命与财产的巨大损失[1]。自动驾驶汽车主要包含激光雷达、GPS、摄像头、毫米波传感器等，在计算机控制下实现自动驾驶[2]，目前自动驾驶汽车主要组成如图1.1所示。同时自动驾驶已经成为公共交通系统的重要选择，全自动驾驶在许多西方国家的地铁或城市轨道交通都已实现，在无人参与的情况下，列车可以实现自主运行，比如国内上海地铁10号线、北京地铁机场线和香港的迪士尼线[3]。比亚迪公司在2018年，研发制造出了中国首辆无人驾驶云轨，这种轨道交通系统，不仅具有稳定可靠、抗干扰性强的自动驾驶功能，还具备了自动诊断、客流量实时监控和人脸识别等辅助功能[4]。自动驾驶还运用在一些固定的路线运输上，如物流配送，矿山运输等，图1.2为京东物流配送无人车。图1.1自动驾驶汽车主要组成图1.2京东物流配送无人车Figure1.1MainComponentsofAutomaticDrivingVehicleFigure1.2JDUnmannedlogisticsDrivingVehicle自动驾驶系统指一类能够以高度智能化的方式实现自动驾驶，即不需要人为干预，实现自主环境感知、行为规划决策和车辆控制的智能化系统[5]。该系统的关键技术主要由四个部分组成，分别为：行为决策、环境感知、路径规划和运动控制[6]。
用于自动驾驶系统的路径规划技术研究4图1.3特斯拉ModelS图1.4starship机器人Figure.1.3TeslaModelSFigure.1.4StarshipRobot1.2.2国内自动驾驶发展现状和西方欧美发达国家相比，我国开始自动驾驶技术研究较晚，20世纪80年代末，一些企业、科研机构才逐渐对自动驾驶技术投入研究。1988年以来，在国防科工委和国家863计划的支持下，清华大学开发了THMR系列智能车，其中THMR-V智能车可以在结构化环境中自动跟踪车道线[22]。2011年7月，由国防科技大学与一汽集团合作开发的红旗HQ3自动驾驶汽车，完成了286公里的高速公路全程无人驾驶试验，成为我国自主研发的智能车在复杂交通环境自动驾驶的新记录[23]。2012年，军事交通学院的“军交猛狮Ⅲ号”在自动驾驶状态下行驶了114km，最高时速为105km/h[24]，并在2015年和2016年荣获中国智能汽车未来挑战赛冠军。2013年12月，我国第一台月球探测车“玉兔号”开展了在月球表面的探测任务，“玉兔号”巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式，具有自主前进、避障、原地打转、横向侧摆，感知环境、规划路径的功能[25]。2017年12月，在中国智能汽车未来挑战赛中的无人驾驶组参赛车队，一辆名叫AutolaborPro1的智能机器人，在一个不到一米见方的车载面板上部署了包括激光雷达、GPS定位天线以及计算控制单元等在内的多个设备，如图1.5所示，依靠这种微型无人驾驶平台，该机器人获得了无人驾驶组中的三等奖。除了上述高校和传统的汽车制造厂商加入自动驾驶领域的研究外，以百度为代表的高科技、互联网公司也加入了自动驾驶领域的研究。2013年，百度开始自动驾驶汽车项目，其核心技术是“百度汽车大脑”，2015年12月初，百度无人驾驶汽车在北京进行驾驶测试，完成了从进入高速到驶出高速不同道路场景的随
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动驾驶车辆对城市的影响与规划应对：基于涟漪模型的文献综述[J]. 秦波,陈筱璇,屈伸. 国际城市规划. 2019(06)
[2]2018年智能网联汽车产业盘点[J]. 甄文媛. 汽车纵横. 2019(02)
[3]探究无人驾驶汽车的发展趋势[J]. 苏昶玮. 通讯世界. 2019(02)
[4]我国自动驾驶汽车行业发展现状及存在问题的探讨[J]. 徐志刚,张宇琴,王羽,宋瑞,王润民,赵祥模. 汽车实用技术. 2019(01)
[5]浅析无人驾驶中的感知技术[J]. 周丁涛. 科技传播. 2018(23)
[6]无人驾驶汽车事故成因分析与责任划分[J]. 潘福全,王铮,泮海涛,张丽霞,杨金顺. 交通科技与经济. 2018(06)
[7]移动机器人路径规划算法综述[J]. 霍凤财,迟金,黄梓健,任璐,孙勤江,陈建玲. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(06)
[8]自动驾驶车辆避障路径规划研究综述[J]. 周伟,李军. 汽车工程师. 2018(05)
[9]启发式方法在机器人路径规划优化中的应用综述[J]. 盛亮,包磊,吴鹏飞. 电光与控制. 2018(09)
[10]沃尔沃集团发布创新交通解决方案,提升交通安全与效率[J]. 汽车与配件. 2017(33)
博士论文
[1]基于人类驾驶行为的无人驾驶车辆行为决策与运动规划方法研究[D]. 杜明博.中国科学技术大学 2016
[2]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
硕士论文
[1]仓库安防巡检机器人关键技术研究[D]. 刘长文.沈阳大学 2018
[2]基于临场感知与信息交互技术的汽车远程代驾系统研究[D]. 黄鹏飞.长春理工大学 2018
[3]基于激光扫描雷达的自动驾驶技术研究[D]. 李赵.北方工业大学 2018
[4]自动跟随机器人研究及其测试系统开发[D]. 范逸伦.哈尔滨工程大学 2018
[5]基于STM32F4的快递终端机器人运动控制器设计[D]. 李江会.重庆交通大学 2018
[6]基于ROS系统的智能小车[D]. 项嵘.南京航空航天大学 2018
[7]粒子群优化算法的改进研究[D]. 张洵.渤海大学 2017
[8]基于SLAM的扫地机器人控制系统研究[D]. 陈玉.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于ROS的移动机器人建图导航技术研究[D]. 许玉龙.哈尔滨工业大学 2017
[10]智能车辆自动驾驶路径规划研究[D]. 安林芳.湖南大学 2017
本文编号：3275284
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