封闭园区自动驾驶横向控制系统设计与实现

发布时间：2023-02-26 09:24

　　运动控制负责操纵车辆准确平稳地沿参考轨迹行驶,是车辆无人驾驶技术的核心。封闭园区环境由于其具有道路环境较为简单,结构化程度高,行驶路线较为固定等特点,因此最为适合采用自动驾驶技术。封闭园区大部分采用低速电动车,对车载计算设备功率及计算能力限制很大,无法采用过于复杂的算法。另外,封闭园区道路曲率半径最小可达5m,而传统的算法在跟踪小曲率半径道路时控制精度会明显下降。在横向路径跟踪策略中,预瞄误差模型由于其结构简单,且能够充分利用未来道路信息得到广泛的应用。模糊控制算法基于模糊规则构建,易于表达人类已有控制经验,不需要建立被控对象的精确的数学模型,且鲁棒性强,尤其适合非线性系统的控制。因此本文基于横向模糊预瞄控制算法开展研究,主要包括以下几个方面:(1)以横向控制研究为主要研究目的,设计了集障碍物检测系统、导航系统、运动控制系统以及底层执行系统于一体的自动驾驶车控制系统,并基于电动巡逻车设计了以工控机为核心的控制系统硬件架构,制定了执行机构电控改造方案。通过比选确定了双天线RTK-GPS的导航方案。根据VLP-16激光雷达线束分布特点及障碍物检测范围,确立了激光雷达的装配方案。(2)针对基...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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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 无人车研究现状
        1.2.2 无人车横向控制
    1.3 本文主要研究内容
第2章 自动驾驶车硬件平台设计
    2.1 自动驾驶车控制系统方案设计
    2.2 线控底盘设计与改造
        2.2.1 制动系统
        2.2.2 加速系统
        2.2.3 转向系统
    2.3 导航传感器
        2.3.1 全球导航卫星系统
        2.3.2 常用导航传感器及比较
        2.3.3 NovAtel718D导航传感器
    2.4 激光雷达障碍物检测系统
        2.4.1 Velodyne VLP-16 激光雷达简介
        2.4.2 装配结构设计
        2.4.3 避障系统计算单元
    2.5 本章小结
第3章 自适应预瞄距离横向控制方法
    3.1 横向运动学模型
    3.2 基于独立预瞄距离的无人车横向预瞄控制
        3.2.1 预瞄误差机制
        3.2.2 模糊控制理论
        3.2.3 横向控制算法结构
        3.2.4 控制器设计
    3.3 基于模糊神经网络的预瞄距离自适应生成算法
        3.3.1 模糊神经网络理论
        3.3.2 模糊神经网络结构与训练
    3.4横向控制仿真实验
        3.4.1 CarSim仿真软件
        3.4.2 CarSim与 Simulink联合仿真
    3.5 真实道路环境实验
    3.6 本章小结
第4章 低速电动车自动驾驶软件系统设计
    4.1 需求分析与方案设计
        4.1.1 需求分析
        4.1.2 方案设计
    4.2 参考路径数据采集及处理
    4.3 导航数据处理
        4.3.1 卫星定位接收机数据通信协议
        4.3.2 方位角与大地距离
    4.4 运动控制系统
        4.4.1 通信协议
        4.4.2 横向控制模块
        4.4.3 纵向控制模块
    4.5 避障模块设计
        4.5.1 通信协议
        4.5.2 避障模块设计
    4.6 操作界面设计
    4.7 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表论文及科研成果



本文编号：3750269