基于GPS、激光雷达的无人车路径跟随与避障策略
发布时间：2022-07-07 14:57
随着汽车保有量的增加,交通事故和城市交通拥堵等问题日益加重,无人车技术成为解决交通安全、效率等问题的重要方法。其中自主导航是无人驾驶技术的重要环节,无人车的自主导航可以分为全局路径跟踪和局部动态路径调整两部分,前者是利用高精度GPS采集路径信息构建电子地图并进行全局路径规划,最终完成规划路径的跟踪。后者则是通过激光雷达、相机、毫米波雷达等感知传感器获取周围环境信息并进行融合,利用局部路径规划算法搜寻可行驶区域完成无人车动态路径调整,实现避障等功能。本文设计了一种基于GPS和激光雷达的无人车路径跟随与避障策略。首先,确定无人车总体系统设计框架:根据设计要求对相关硬件设备进行了选取,针对提出的目标和要求对无人车导航和避障的软硬件模块进行搭建,完成了相关硬件设备的安装和测试。软件层面完成了各模块之间的数据通信、算法实现、人机信息等功能。其次,建立并优化无人车导航矢量地图:对差分GPS系统提取有效信息过滤无用数据,利用差分GPS建立无人车轻量级矢量地图,将道路中交通信号灯、人行横道、限速标志牌等要素融入到矢量地图中。并利用分段三次Hermite多项式插值法对某些路段缺失的地图进行了优化和补全,...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 无人驾驶车辆研究现状
1.2.1 .国外无人驾驶车辆研究现状
1.2.2 .国内无人驾驶车辆研究现状
1.3 无人车导航研究现状
1.4 本文主要研究内容与结构
第二章 无人车总体方案设计
引言
2.1 无人车研究关键技术
2.1.1 环境感知
2.1.2 路径规划和决策
2.1.3 控制执行
2.2 车载设备选择
2.3 无人车硬件系统设计
2.4 无人车软件系统设计
2.4.1 数据通信模块
2.4.2 人机交互模块
2.4.3 算法模块
2.5 本章小结
第三章 无人车矢量地图构建与优化
引言
3.1 差分GPS定位系统
3.1.1 差分GPS系统工作原理简介
3.1.2 差分GPS系统数据解析
3.1.3 差分GPS系统搭建与调试
3.2 无人车矢量地图构建
3.3 矢量地图的优化
3.4 本章小结
第四章 无人车全局路径规划与路径跟随
引言
4.1 全局路径规划与标签机制
4.2 路口曲线拟合
4.3 路径跟随
4.4 路径追踪实验测试与验证
4.5 本章小结
第五章 无人车动态路径调整与避障
引言
5.1 软硬件平台介绍
5.1.1 激光雷达工作原理
5.1.2 机器人操作系统(ROS)
5.2 无人车在非结构化道路的避障
5.2.1 激光点云降维
5.2.2 向量场直方图避障算法(VFH)
5.3 无人车在结构化道路的避障
5.3.1 结构化道路避障原理
5.3.2 测试与验证
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文及参与的项目
公开发表的论文
参与的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统设计与实现[J]. 寿佳鑫,张志明,苏永清,钟政. 机械与电子. 2018(11)
[2]基于ROS和激光雷达的AGV导航系统设计与实现[J]. 韩昊旻,张崇明,陈志红,李传江. 电子测量技术. 2018(08)
[3]激光雷达在无人汽车领域的应用[J]. 李玖泽. 电子世界. 2018(01)
[4]多类型调频连续波激光雷达测距原理与仿真分析[J]. 周国清,黄帅,张广运,毛登森. 激光与红外. 2017(12)
[5]深度学习在无人驾驶汽车领域应用的研究进展[J]. 王科俊,赵彦东,邢向磊. 智能系统学报. 2018(01)
[6]基于ROS的开源移动机器人系统设计[J]. 李建勇,刘雪梅,李雪霞,杜博阳. 机电工程. 2017(02)
[7]无人驾驶汽车环境感知技术综述[J]. 王世峰,戴祥,徐宁,张鹏飞. 长春理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]无人驾驶汽车研究综述与发展展望[J]. 潘福全,亓荣杰,张璇,张丽霞. 科技创新与应用. 2017(02)
[9]基于贝塞尔曲线的机器人非时间轨迹跟踪方法[J]. 余伶俐,龙子威,周开军. 仪器仪表学报. 2016(07)
[10]基于里程计/地磁/GPS的导航系统设计[J]. 孙华,李伟,吴亚明. 微型机与应用. 2016(01)
硕士论文
[1]无人驾驶汽车转向控制方法及研究[D]. 刘果.重庆交通大学 2017
[2]基于ROS的移动机器人导航技术研究[D]. 李志雄.西南科技大学 2016
[3]无人车的自主导航与控制研究[D]. 叶伟铨.华南理工大学 2016
[4]自动驾驶电动汽车避障控制方法研究[D]. 李江湖.东南大学 2015
[5]无人驾驶智能车导航系统的研究与实现[D]. 邓子豪.西安工业大学 2014
[6]一种无人驾驶车辆路径跟踪控制方式研究[D]. 龚毅.南京理工大学 2014
[7]基于图的无人驾驶车即时定位与地图构建[D]. 祝天健.大连理工大学 2013
本文编号：3656634
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 无人驾驶车辆研究现状
1.2.1 .国外无人驾驶车辆研究现状
1.2.2 .国内无人驾驶车辆研究现状
1.3 无人车导航研究现状
1.4 本文主要研究内容与结构
第二章 无人车总体方案设计
引言
2.1 无人车研究关键技术
2.1.1 环境感知
2.1.2 路径规划和决策
2.1.3 控制执行
2.2 车载设备选择
2.3 无人车硬件系统设计
2.4 无人车软件系统设计
2.4.1 数据通信模块
2.4.2 人机交互模块
2.4.3 算法模块
2.5 本章小结
第三章 无人车矢量地图构建与优化
引言
3.1 差分GPS定位系统
3.1.1 差分GPS系统工作原理简介
3.1.2 差分GPS系统数据解析
3.1.3 差分GPS系统搭建与调试
3.2 无人车矢量地图构建
3.3 矢量地图的优化
3.4 本章小结
第四章 无人车全局路径规划与路径跟随
引言
4.1 全局路径规划与标签机制
4.2 路口曲线拟合
4.3 路径跟随
4.4 路径追踪实验测试与验证
4.5 本章小结
第五章 无人车动态路径调整与避障
引言
5.1 软硬件平台介绍
5.1.1 激光雷达工作原理
5.1.2 机器人操作系统(ROS)
5.2 无人车在非结构化道路的避障
5.2.1 激光点云降维
5.2.2 向量场直方图避障算法(VFH)
5.3 无人车在结构化道路的避障
5.3.1 结构化道路避障原理
5.3.2 测试与验证
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文及参与的项目
公开发表的论文
参与的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统设计与实现[J]. 寿佳鑫,张志明,苏永清,钟政. 机械与电子. 2018(11)
[2]基于ROS和激光雷达的AGV导航系统设计与实现[J]. 韩昊旻,张崇明,陈志红,李传江. 电子测量技术. 2018(08)
[3]激光雷达在无人汽车领域的应用[J]. 李玖泽. 电子世界. 2018(01)
[4]多类型调频连续波激光雷达测距原理与仿真分析[J]. 周国清,黄帅,张广运,毛登森. 激光与红外. 2017(12)
[5]深度学习在无人驾驶汽车领域应用的研究进展[J]. 王科俊,赵彦东,邢向磊. 智能系统学报. 2018(01)
[6]基于ROS的开源移动机器人系统设计[J]. 李建勇,刘雪梅,李雪霞,杜博阳. 机电工程. 2017(02)
[7]无人驾驶汽车环境感知技术综述[J]. 王世峰,戴祥,徐宁,张鹏飞. 长春理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]无人驾驶汽车研究综述与发展展望[J]. 潘福全,亓荣杰,张璇,张丽霞. 科技创新与应用. 2017(02)
[9]基于贝塞尔曲线的机器人非时间轨迹跟踪方法[J]. 余伶俐,龙子威,周开军. 仪器仪表学报. 2016(07)
[10]基于里程计/地磁/GPS的导航系统设计[J]. 孙华,李伟,吴亚明. 微型机与应用. 2016(01)
硕士论文
[1]无人驾驶汽车转向控制方法及研究[D]. 刘果.重庆交通大学 2017
[2]基于ROS的移动机器人导航技术研究[D]. 李志雄.西南科技大学 2016
[3]无人车的自主导航与控制研究[D]. 叶伟铨.华南理工大学 2016
[4]自动驾驶电动汽车避障控制方法研究[D]. 李江湖.东南大学 2015
[5]无人驾驶智能车导航系统的研究与实现[D]. 邓子豪.西安工业大学 2014
[6]一种无人驾驶车辆路径跟踪控制方式研究[D]. 龚毅.南京理工大学 2014
[7]基于图的无人驾驶车即时定位与地图构建[D]. 祝天健.大连理工大学 2013
本文编号：3656634
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