无人观光车底层控制系统改造及路径跟踪算法研究
发布时间：2021-10-15 19:01
无人驾驶技术是当前社会的热门技术之一,无人驾驶车辆的应用可以很好地解决环境污染和交通拥堵两大主要社会问题。而在无人驾驶车辆的所有技术中,车辆的底层控制技术和路径跟踪技术是无人车的基础技术。特定场景的无人车如无人快递车、无人观光车因其行驶环境相对简单,同时市场需求巨大,必将先于乘用车更早进入市场。因此本文的研究工作就是基于一辆电动观光车平台,在环境感知、数据融合系统和路径规划系统设计好的前提下,进行车辆底层控制技术和路径跟踪技术的研发。首先需要对电动车的底层硬件结构进行改造,进一步设计相应的控制算法、路径跟踪算法,进而设计出一辆能在特定环境下自主行驶的无人观光车,并对其跟踪性能进行仿真实验和实车验证。主要研究内容如下:（1）首先从观光车的底层控制系统相关改造开始,对观光车的横向控制系统和纵向控制系统进行改造,具体包括加速、减速、转向系统的改造,底层控制系统相关模块的设计;进一步对车辆的横、纵向运动控制进行了研究,设计了观光车具体的底层控制算法。（2）其次,本文分析对比了两种比较常用的路径跟踪控制算法,第一个算法是纯跟踪控制算法,第二种是基于航向预估的路径跟踪算法,进一步利用Matlab/...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外智能车辆的发展现状
1.2.2 国内智能车辆的发展现状
1.3 智能无人驾驶车辆关键技术
1.3.1 环境感知与定位导航
1.3.2 路径规划
1.3.3 车辆底层控制
1.4 路径跟踪控制算法研究现状
1.5 本文主要工作与安排
第二章 无人观光车整体系统设计及硬件选型
2.1 引言
2.2 无人观光车整体概述
2.3 无人观光车整体参数及系统框图
2.4 无人观光车信息采集传感器选型
2.4.1 导航传感器
2.4.2 图像采集传感器
2.4.3 激光雷达选型
2.4.4 旋转编码器
2.5 无人观光车体系结构设计
2.5.1 环境感知系统
2.5.2 规划决策系统
2.5.3 底层横向、纵向控制系统
2.5.4 急停系统
2.5.5 无人观光车整体通信系统
2.6 本章小结
第三章 无人观光车底层控制系统改造设计
3.1 引言
3.2 无人观光车纵向底层控制系统改造
3.2.1 无人观光车纵向控制系统硬件及电路改造
3.2.2 无人观光车测速模块改造
3.2.3 无人观光车底层控制系统模块简介
3.3 无人观光车纵向底层控制系统算法设计
3.3.1 纵向车速控制规则
3.3.2 纵向路径障碍物检测算法分析
3.3.3 无人观光车纵向底层控制算法分析及设计
3.4 无人观光车横向控制系统改造及算法设计
3.4.1 无人观光车横向控制系统硬件电路改造
3.4.2 无人观光车横向控制算法设计
3.5 车辆运动学及动力学建模
3.5.1 车辆运动学建模
3.5.2 车辆动力学建模
3.6 本章小结
第四章 无人观光车路径跟踪算法设计
4.1 路径跟踪算法简介
4.2 纯路径跟踪算法介绍
4.2.1 纯路径跟踪算法预瞄距离的计算
4.2.2 纯跟踪算法内容简介
4.2.3 纯跟踪算法的实施过程
4.2.4 纯跟踪算法的仿真验证
4.3 基于航向预估的无人驾驶汽车路径跟踪算法
4.3.1 航向预估算法二自由度动力学模型建立
4.3.2 无人观光车横向控制算法分析及设计
4.3.3 航向预估控制算法仿真分析
4.4 本章总结
第五章 无人观光车实验验证
5.1 引言
5.2 实验平台介绍
5.3 实车试验
5.3.1 两种路径跟踪算法实验结果分析
5.3.2 基于航向预估的路径跟踪控制算法实验分析
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]百度谷歌无人驾驶汽车发展综述[J]. 何佳,戎辉,王文扬,田晓笛,高嵩,郭蓬. 汽车电器. 2017(12)
[2]智能电动汽车的感知、决策与控制关键基础问题及对策研究[J]. 李克强. 科技导报. 2017(14)
[3]基于预瞄的智能车辆路径跟踪控制研究[J]. 倪兰青,林棻,王凯正. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
[4]基于无模型自适应控制的无人驾驶汽车横向控制方法[J]. 田涛涛,侯忠生,刘世达,邓志东. 自动化学报. 2017(11)
[5]基于Pure Pursuit算法的智能车路径跟踪[J]. 段建民,杨晨,石慧. 北京工业大学学报. 2016(09)
[6]智能车产业化实践与展望[J]. 李德毅. 机器人产业. 2016(04)
[7]基于线性逼近的车道线弯道识别方法[J]. 王宝锋,齐志权,马国成,陈思忠. 北京理工大学学报. 2016(05)
[8]基于改进智能水滴算法的汽车避障局部路径规划[J]. 宋晓琳,潘鲁彬,曹昊天. 汽车工程. 2016(02)
[9]交通事故人员伤亡的影响因素分析[J]. 李蕊,赵丽华. 中国安全科学学报. 2015(04)
[10]视觉导航智能车辆横向运动的自适应预瞄控制[J]. 陈无畏,王家恩,汪明磊,王金波. 中国机械工程. 2014(05)
博士论文
[1]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]智能汽车路径规划与跟踪控制仿真研究[D]. 张思远.吉林大学 2018
[2]无人驾驶汽车路径跟踪控制研究[D]. 奉山森.湖南大学 2018
[3]基于差分GPS的智能车辆自主循迹方法研究与实现[D]. 杨燕雨.长安大学 2018
[4]基于激光雷达的无人驾驶汽车自主寻迹研究[D]. 王文宇.长安大学 2018
[5]无人驾驶车辆的底层改造和车身控制算法研究[D]. 许耀华.长安大学 2018
[6]智能无人驾驶车辆路径跟踪及底层控制方法研究[D]. 张梦巍.沈阳理工大学 2018
[7]智能电动车自动转向控制系统研究[D]. 徐巧妮.青岛理工大学 2016
[8]智能车控制系统的设计与路径跟踪算法的研究[D]. 杨晨.北京工业大学 2016
[9]无人车运动控制系统设计与实现[D]. 王振.长安大学 2016
[10]电动汽车自动驾驶平台及其技术研究[D]. 谢宪毅.青岛理工大学 2015
本文编号：3438464
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外智能车辆的发展现状
1.2.2 国内智能车辆的发展现状
1.3 智能无人驾驶车辆关键技术
1.3.1 环境感知与定位导航
1.3.2 路径规划
1.3.3 车辆底层控制
1.4 路径跟踪控制算法研究现状
1.5 本文主要工作与安排
第二章 无人观光车整体系统设计及硬件选型
2.1 引言
2.2 无人观光车整体概述
2.3 无人观光车整体参数及系统框图
2.4 无人观光车信息采集传感器选型
2.4.1 导航传感器
2.4.2 图像采集传感器
2.4.3 激光雷达选型
2.4.4 旋转编码器
2.5 无人观光车体系结构设计
2.5.1 环境感知系统
2.5.2 规划决策系统
2.5.3 底层横向、纵向控制系统
2.5.4 急停系统
2.5.5 无人观光车整体通信系统
2.6 本章小结
第三章 无人观光车底层控制系统改造设计
3.1 引言
3.2 无人观光车纵向底层控制系统改造
3.2.1 无人观光车纵向控制系统硬件及电路改造
3.2.2 无人观光车测速模块改造
3.2.3 无人观光车底层控制系统模块简介
3.3 无人观光车纵向底层控制系统算法设计
3.3.1 纵向车速控制规则
3.3.2 纵向路径障碍物检测算法分析
3.3.3 无人观光车纵向底层控制算法分析及设计
3.4 无人观光车横向控制系统改造及算法设计
3.4.1 无人观光车横向控制系统硬件电路改造
3.4.2 无人观光车横向控制算法设计
3.5 车辆运动学及动力学建模
3.5.1 车辆运动学建模
3.5.2 车辆动力学建模
3.6 本章小结
第四章 无人观光车路径跟踪算法设计
4.1 路径跟踪算法简介
4.2 纯路径跟踪算法介绍
4.2.1 纯路径跟踪算法预瞄距离的计算
4.2.2 纯跟踪算法内容简介
4.2.3 纯跟踪算法的实施过程
4.2.4 纯跟踪算法的仿真验证
4.3 基于航向预估的无人驾驶汽车路径跟踪算法
4.3.1 航向预估算法二自由度动力学模型建立
4.3.2 无人观光车横向控制算法分析及设计
4.3.3 航向预估控制算法仿真分析
4.4 本章总结
第五章 无人观光车实验验证
5.1 引言
5.2 实验平台介绍
5.3 实车试验
5.3.1 两种路径跟踪算法实验结果分析
5.3.2 基于航向预估的路径跟踪控制算法实验分析
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]百度谷歌无人驾驶汽车发展综述[J]. 何佳,戎辉,王文扬,田晓笛,高嵩,郭蓬. 汽车电器. 2017(12)
[2]智能电动汽车的感知、决策与控制关键基础问题及对策研究[J]. 李克强. 科技导报. 2017(14)
[3]基于预瞄的智能车辆路径跟踪控制研究[J]. 倪兰青,林棻,王凯正. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
[4]基于无模型自适应控制的无人驾驶汽车横向控制方法[J]. 田涛涛,侯忠生,刘世达,邓志东. 自动化学报. 2017(11)
[5]基于Pure Pursuit算法的智能车路径跟踪[J]. 段建民,杨晨,石慧. 北京工业大学学报. 2016(09)
[6]智能车产业化实践与展望[J]. 李德毅. 机器人产业. 2016(04)
[7]基于线性逼近的车道线弯道识别方法[J]. 王宝锋,齐志权,马国成,陈思忠. 北京理工大学学报. 2016(05)
[8]基于改进智能水滴算法的汽车避障局部路径规划[J]. 宋晓琳,潘鲁彬,曹昊天. 汽车工程. 2016(02)
[9]交通事故人员伤亡的影响因素分析[J]. 李蕊,赵丽华. 中国安全科学学报. 2015(04)
[10]视觉导航智能车辆横向运动的自适应预瞄控制[J]. 陈无畏,王家恩,汪明磊,王金波. 中国机械工程. 2014(05)
博士论文
[1]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]智能汽车路径规划与跟踪控制仿真研究[D]. 张思远.吉林大学 2018
[2]无人驾驶汽车路径跟踪控制研究[D]. 奉山森.湖南大学 2018
[3]基于差分GPS的智能车辆自主循迹方法研究与实现[D]. 杨燕雨.长安大学 2018
[4]基于激光雷达的无人驾驶汽车自主寻迹研究[D]. 王文宇.长安大学 2018
[5]无人驾驶车辆的底层改造和车身控制算法研究[D]. 许耀华.长安大学 2018
[6]智能无人驾驶车辆路径跟踪及底层控制方法研究[D]. 张梦巍.沈阳理工大学 2018
[7]智能电动车自动转向控制系统研究[D]. 徐巧妮.青岛理工大学 2016
[8]智能车控制系统的设计与路径跟踪算法的研究[D]. 杨晨.北京工业大学 2016
[9]无人车运动控制系统设计与实现[D]. 王振.长安大学 2016
[10]电动汽车自动驾驶平台及其技术研究[D]. 谢宪毅.青岛理工大学 2015
本文编号：3438464
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