基于虚拟障碍物的智能车导航方法研究

论文摘要

随着汽车保有辆的增加,城市交通问题日益严重。智能车技术作为解决城市交通安全、效率等问题的有效手段而备受关注。本文以城市环境下的智能车应用为背景,以智能车导航为研究对象。在路径规划和控制方面,针对仅靠一种路径规划方法存在的固有问题（如全局路径规划方法的动态环境适应性差,局部路径规划存在局部最小值点等）,以及现有的综合路径规划方法对多任务和不同应用环境的适应性比较差,往往需要随着应用环境和任务的变化而改变,本文提出了基于虚拟障碍物的综合路径规划方法。该方法既能够充分利用已知环境信息生成全局最优路径,而且能够实时处理随机动态障碍物。在此基础上,通过对现有技术及应用环境的分析选取了相应的定位方法,进而形成了基于虚拟障碍物的导航方法。该导航方法能够较好地完成城市环境下的车道巡航,避障以及垂直自动泊车等。本文具体工作如下:本文首先对传感器的配置和标定等进行了简要说明,然后通过对现有技术及应用环境的分析后,进行了导航方案的初步设计。在感知定位方面,选取高精度GPS（RTK-GPS）和航位推算的方法,通过采用扩展卡尔曼滤波的方法进行车辆的位姿估计,这样不仅具有GPS高精度的优点而且弥补了RTK-GPS数据帧率低及其信号易受障碍物干扰的缺点,选用激光雷达作为障碍物探测传感器;在路径规划和控

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 智能车研究概况
• 1.2.2 智能车导航方法研究
• 1.3 本论文的主要研究内容和安排
• 第二章 基于虚拟障碍物的导航方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 方案整体框架设计
• 2.3 传感器配置及标定
• 2.3.1 坐标系统
• 2.3.2 RTK-GPS
• 2.3.3 编码器
• 2.3.4 激光雷达
• 2.3.5 时间同步
• 2.4 车辆的位姿估计
• 2.4.1 航位推算
• 2.4.2 EFK 方法在车辆位姿估计中的运用
• 2.5 环境建模—数字地图格式
• 2.5.1 地图格式介绍
• 2.5.2 车辆道路网络的搜索流程
• 2.6 全局路径规划方法—A*算法介绍
• 2.7 局部路径规划方法—VFH+介绍
• 2.8 本章小结
• 第三章 基于虚拟障碍物的道路巡航
• 3.1 引言
• 3.2 全局最优路径
• 3.3 虚拟障碍物的提出
• 3.4 基于虚拟障碍物的道路巡航
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于虚拟障碍物的避障
• 4.1 引言
• 4.2 基于虚拟障碍物的避障
• 4.2.1 侧边障碍物记忆
• 4.2.2 虚拟障碍物的布局
• 4.3 实验—道路巡航与避障
• 4.3.1 实验一急弯道路巡航与静态障碍物避障
• 4.3.2 实验二长道路巡航与随机低速障碍物避障
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于虚拟障碍物的垂直自动泊车
• 5.1 引言
• 5.2 泊车理想轨迹规划
• 5.3 泊车轨迹控制
• 5.4 实验—垂直自动泊车
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文