基于ROS的无人驾驶汽车自主导航研究

发布时间：2022-02-19 17:43

　　无人驾驶汽车是未来汽车发展的必然趋势,自主导航是实现无人驾驶的关键技术,主要包含了同步定位与地图构建（SLAM）和路径规划两个研究领域。SLAM是指在未知环境地图中,根据传感器信息完成车辆位姿的计算和环境地图的构建。路径规划是根据已经构建的环境地图和实时感知信息,在满足车辆运动学和动力学约束条件下,规划一条平滑、安全可执行的运动轨迹,实现车辆避障功能。首先,根据不同的SLAM研究方法对比分析了主要感知传感器,并选择单线激光雷达用于本文的SLAM研究。然后,分析了常用地图模型的优缺点和适用场景,根据需求选择栅格地图作为本文的地图模型,详细推导了栅格地图的更新原理。最后,介绍了全局坐标系、车辆坐标系和激光雷达坐标系间的转换关系,完成车辆运动模型和激光雷达观测模型的搭建。目前,根据原理的不同可将SLAM方法分为两个研究方向,基于滤波器原理的SLAM和基于非线性优化理论的图优化SLAM。本文对基于EKF、RBPF的SLAM原理进行推理,分析对比了两种滤波SLAM的优缺点。通过MATLAB仿真实验测试EKF和PF在非线性系统中的跟踪性能。对EKF-SLAM进行仿真,分析状态和地图的不确定度。基于... 

【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无人驾驶汽车国内外研究现状
        1.2.2 SLAM国内外研究现状
        1.2.3 路径规划国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 ROS平台和模型搭建
    2.1 引言
    2.2 传感器介绍
        2.2.1 内部传感器
        2.2.2 外部传感器
        2.2.3 激光测距原理
    2.3 ROS系统介绍
        2.3.1 ROS发展历程
        2.3.2 ROS系统特点
        2.3.3 ROS主要概念
    2.4 地图环境模型
        2.4.1 地图环境模型
        2.4.2 栅格地图算法
    2.5 车辆运动模型
        2.5.1 车辆运动模型
        2.5.2 车辆观测模型
    2.6 本章小结
第3章 SLAM算法研究
    3.1 引言
    3.2 SLAM数学描述
    3.3 基于滤波器的SLAM算法研究
        3.3.1 贝叶斯原理
        3.3.2 EKF-SLAM算法研究
        3.3.3 RBPF-SLAM算法研究
        3.3.4 Gmapping-SLAM算法研究
        3.3.5仿真实验
    3.4 基于图优化的SLAM算法研究
    3.5 本章小结
第4章 路径规划算法研究
    4.1 引言
    4.2 全局路径规划算法研究
        4.2.1 Dijkstra算法研究
        4.2.2 A*算法研究
        4.2.3全局路径仿真实验
    4.3 局部路径规划算法研究
        4.3.1 DWA算法研究
        4.3.2局部路径仿真实验
    4.4 本章小结
第5章 自主导航系统实验
    5.1 引言
    5.2 实验平台与测试环境
    5.3 GMAPPING-SLAM算法实验
    5.4 路径规划实验
    5.5 本章小结
全文总结与展望
    1.全文总结
    2.展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光雷达SLAM技术及其在无人车中的应用研究进展[J]. 李晨曦,张军,靳欣宇,李广敬,李强.  北京联合大学学报. 2017(04)
[2]移动机器人路径规划方法[J]. 顾冬雷,李晓格,王硕.  机器人技术与应用. 2014(01)
[3]大规模环境下的拓扑地图创建与导航[J]. 石朝侠,洪炳镕,周彤,王燕清.  机器人. 2007(05)
[4]无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 乔维高,徐学进.  上海汽车. 2007(07)
[5]激光三角测距传感器建模及参数优化研究[J]. 金文燕,赵辉,陶卫.  传感技术学报. 2006(04)
[6]Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现[J]. 乐阳,龚健雅.  武汉测绘科技大学学报. 1999(03)
[7]智能车辆的自主驾驶与辅助导航[J]. 王宏,何克忠,张钹.  机器人. 1997(02)

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]移动机器人自主导航中的路径规划与跟踪控制技术研究[D]. 成伟明.南京理工大学 2007

硕士论文
[1]室内未知环境下几何地图构建及机器人定位方法研究[D]. 鲍菁丹.天津大学 2007



本文编号：3633338