无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现

发布时间：2017-06-09 07:02

  本文关键词：无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的不断发展，汽车保有量急剧增加，导致道路交通环境恶化，道路交通事故频发。目前，越来越多的先进技术应用到汽车先进辅助驾驶系统（ADAS），ADAS通过各种传感器采集道路环境信息，进而帮助驾驶员控制车辆避免可能发生的危险，提高行车安全性。无人车作为ADAS系统的最高形式，是智能交通的一部分，能有效的缓减驾驶员的工作负荷，降低交通事故发生率，提高道路和车辆的利用率。 无人车在没有人为干预情况下能自主安全到达指定目的地，其中避障和导航技术是无人车研究的两个核心问题。本文针对无人车导航技术展开，明确无人车导航系统的任务要求，进而提出无人车GPS导航系统的整体设计方案，其主要研究内容如下： （1）根据无人车GPS导航系统的设计方案，搭建无人驾驶智能车系统平台。包括对GPS、车载电脑以及其他设备的选取与安装；为整个系统设计合理的电源部分，具有体积小、安装方便、续航性好和可靠性高优点；基于串口通信技术完成GPS接收机、上位机、底层控制之间的通信功能，，实现数据的实时采集与处理。 （2）制作符合无人车导航系统的电子地图，研究了车载GPS数据采集解析、经纬度坐标与当地水平坐标的转换，并根据数据采集时车辆速度的快慢给出两种曲线拟合方法。 （3）筛选出电子地图中更有价值的转向点，将导航分为直线导航和转向导航两种模式。无人车行驶时，车载电脑接收GPS数据，提取经纬度、航向角信息，结合电子地图，确定车辆当前位置。直线导航模式依据上述信息计算车辆相对理想轨迹的偏离角β和偏离距S；转向导航模式则计算车辆理想转向角ε以及车辆距转向后轨迹的距离S。依据驾驶员驾驶经验为两种导航模式建立模糊控制决策，推导出系统的控制输出变量。
【关键词】：无人驾驶 GPS 导航 模糊控制
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U463.67
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 无人车发展史11-15
• 1.2.1 国外无人车研究状况11-13
• 1.2.2 国内无人车研究状况13-15
• 1.3 导航技术15-19
• 1.3.1 视觉导航15-16
• 1.3.2 磁导航16-17
• 1.3.3 惯性导航17
• 1.3.4 卫星导航17-19
• 1.3.5 多传感器融合导航技术19
• 1.4 本文主要工作与安排19-21
• 第二章 GPS 相关理论知识21-34
• 2.1 GPS 系统组成21-23
• 2.1.1 空间部分21-22
• 2.1.2 控制部分22
• 2.1.3 用户设备22-23
• 2.2 定位原理23-24
• 2.3 GPS 误差24-26
• 2.3.1 卫星时钟误差25
• 2.3.2 星历误差25
• 2.3.3 电离层效应25-26
• 2.3.4 对流层延迟26
• 2.3.5 多径误差26
• 2.4 差分 GPS26-30
• 2.4.1 伪距差分原理27
• 2.4.2 载波相位差分原理27-29
• 2.4.3 局域差分 GPS29
• 2.4.4 广域差分 GPS29-30
• 2.5 常用坐标30-33
• 2.5.1 天体坐标系（i 系）30
• 2.5.2 地球坐标系（e 系）30-31
• 2.5.3 地球大地坐标系31
• 2.5.4 当地水平系31-32
• 2.5.5 载体坐标系32
• 2.5.6 标准地球物理模型 WGS8432-33
• 2.6 无人驾驶车 GPS 自主导航系统的可行性33-34
• 第三章 无人车 GPS 导航系统组成34-52
• 3.1 无人车的任务要求34
• 3.2 无人车的整体系统34-35
• 3.3 无人车 GPS 导航系统任务及要求35
• 3.4 无人车 GPS 导航系统设计35-42
• 3.4.1 无人车车体35-36
• 3.4.2 规划决策部分36-37
• 3.4.3 底层控制37
• 3.4.4 下位机控制37-38
• 3.4.5 电源设计38-39
• 3.4.6 GPS 接收机39-41
• 3.4.7 紧急制动41-42
• 3.5 地图设计42-52
• 3.5.1 GPS 数据格式42-43
• 3.5.2 VC 串口通信43-46
• 3.5.3 坐标转换46-48
• 3.5.4 曲线拟合48-52
• 第四章 无人车 GPS 导航方法52-70
• 4.1 转向节点的判定52-53
• 4.2 导航原理53-57
• 4.2.1 直线导航53-55
• 4.2.2 转向导航55-57
• 4.3 模糊控制57-70
• 4.3.1 直线模糊控制器设计58-65
• 4.3.2 转向模糊控制器设计65-70
• 结论与展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：434628