自主车辆复杂环境下安全导航方法研究

发布时间：2023-03-03 20:39

　　目前对自主车辆安全导航方法的研究主要集中在定位、规划以及跟踪三大部分,尽管有许多自主车辆配备了各种传感器和算法并且已经完成一定公里的路测,但是对于其安全导航方法的可靠性研究依然是未来无人驾驶领域内的重要方向,特别是当自主车辆进入实际城市或乡村甚至更复杂的道路中运行时,对导航方法的安全性与鲁棒性要求更高。在进行自主车辆安全导航方法研究时,由于道路交通环境具有开放性和不确定性,使得“车辆实时避障问题”成为一个关键科学问题。为此,本文基于国家自然科学基金面上项目(61573009)《基于形式化与Ad-Hoc方法的车辆自主决策安全性在线验证》,开展如下研究:(1)针对自主车辆安全导航方法在实际应用中可靠性无法得到保证的问题,以及车辆在复杂环境中实时避障所存在的问题,提出了一个将定位、路径规划和跟踪结合的系统框架。该系统框架包含了视觉系统,规划调整系统以及跟踪系统。在视觉系统中采用差分GPS方法对车辆进行定位,通过Dspace控制器与Simulink模块处理毫米波雷达以及mobileye传感器的数据以获取环境信息。在规划调整层中对路径的可行性进行判断并且使用改进的人工势场法实时调整路径,跟踪层中...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 自主车辆国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容与章节安排
第二章 自主车辆安全导航方法综述
    2.1 车辆运动学与动力学建模
        2.1.1 自主车辆运动学建模
        2.1.2 自主车辆动力学建模
    2.2 自主车辆定位技术
        2.2.1 卫星导航定位
        2.2.2 惯性导航定位(INS)
        2.2.3 LiDAR(激光雷达)定位
        2.2.4 视觉定位
    2.3 自主车辆安全导航技术
        2.3.1 路径规划方法
        2.3.2 路径跟踪方法
    2.4 本章小结
第三章 一种结合规划层与跟踪层的安全导航系统
    3.1 引言
    3.2 路径跟踪的预瞄模型
        3.2.1 载波相位实时动态差分定位(RTK)
        3.2.2 横向预瞄误差模型的建立
        3.2.3 双闭环PID控制路径跟踪
    3.3 基于人工势场法的局部路径规划
        3.3.1 传统人工势场法
        3.3.2 改进的人工势场法
    3.4 规划层与控制层结合设计
    3.5 仿真及实验分析
        3.5.1 仿真
        3.5.2 路径跟踪灵敏度分析
        3.5.3 实车试验
    3.6 算法介绍
        3.6.1 基于Simulink搭建的系统框架
        3.6.2 基于改进人工势场法的规划调整层
        3.6.3 基于驾驶员预瞄模型的路径跟踪控制层
    3.7 本章小结
第四章 针对安全导航系统中APF算法搜索效率的改进
    4.1 引言
    4.2 RRT(快速扩展随机树)算法
        4.2.1 RRT算法参数描述
        4.2.2 基本RRT算法
        4.2.3 Bi-RRT算法
        4.2.4 其他改进的RRT算法
    4.3 APF算法与Bi-RRT算法融合
        4.3.1 融合策略
        4.3.2 路径平滑处理
    4.4 APF与 Bi-RRT融合算法的有效性验证
    4.5 算法介绍
    4.6 本章结论
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与课题与发表论文情况
致谢



本文编号：3753071