本文關(guān)鍵詞：基于GIS的無人地面車輛路徑規(guī)劃技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無人地面車輛 地理信息系統(tǒng) 路徑規(guī)劃 道路匹配 雙線路口模型 三次Hermite插值

【摘要】：無人地面車輛(也稱為無人車)的自主行駛是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn),路徑規(guī)劃作為其關(guān)鍵技術(shù)之一,只有為兩位置點(diǎn)之間提供出一條可行并且最優(yōu)的路徑,才能保證無人車快速、安全、準(zhǔn)確地行駛。日益復(fù)雜的城市環(huán)境和未知多變的越野環(huán)境使得無人車需要感知行駛區(qū)域范圍內(nèi)的諸多屬性信息,無疑增加了感知難度。地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System,GIS)作為一種特定的空間信息系統(tǒng),具有強(qiáng)大的地理信息存儲(chǔ)和分析能力,能夠有效降低無人車的環(huán)境感知難度。針對(duì)無人車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和不同的行駛環(huán)境,本文基于GIS,對(duì)無人車的路徑規(guī)劃技術(shù)展開研究,主要研究成果如下:1.構(gòu)建適用于無人車自主行駛的GIS數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)輔助無人車感知和決策的先驗(yàn)信息,如車道線信息、交通燈信息、交通標(biāo)志等,并提供行駛地圖。2.針對(duì)具有結(jié)構(gòu)化道路特征的城市環(huán)境,首先展開道路匹配算法研究,提出基于計(jì)算幾何的候選路段匹配算法、任務(wù)點(diǎn)匹配算法和實(shí)時(shí)路點(diǎn)匹配策略;其次,根據(jù)無人車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),提出一種改進(jìn)的雙線路口模型,使得規(guī)劃出的路徑軌跡實(shí)用性更強(qiáng);最后,提出局部路徑重規(guī)劃策略,使得無人車能夠有效擺脫行駛困境,繼續(xù)安全行駛。3.越野環(huán)境具有非結(jié)構(gòu)化道路特征,針對(duì)此環(huán)境,通過對(duì)比不同的數(shù)學(xué)插值方法,本文提出一種基于三次Hermite插值的全局路徑規(guī)劃算法,使得無人車的行駛軌跡更加圓滑;針對(duì)岔口路段,提出局部路徑重規(guī)劃策略,保證無人車能夠順利通行;結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用條件以及確保無人車行駛的方便性和易操作性,提出路點(diǎn)引導(dǎo)和控制的具體實(shí)現(xiàn)方法。大量的實(shí)際跑車實(shí)驗(yàn)證明了本文提出算法的有效性;基于這些算法的無人駕駛車輛IN2BOT參加了國家自然科學(xué)基金委舉辦的“2014年中國智能車未來挑戰(zhàn)賽”、中國人民解放軍總裝備部舉辦的“跨越險(xiǎn)阻-2014首屆地面無人平臺(tái)挑戰(zhàn)賽”,取得了良好成績。
【關(guān)鍵詞】：無人地面車輛 地理信息系統(tǒng) 路徑規(guī)劃 道路匹配 雙線路口模型 三次Hermite插值
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P208;TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 無人車的研究概況10-14
• 1.3 路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 經(jīng)典的路徑規(guī)劃算法14-16
• 1.3.2 路徑規(guī)劃算法的發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 GIS在無人車中的應(yīng)用17
• 1.5 本文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 無人車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹及GIS設(shè)計(jì)19-31
• 2.1 無人車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 無人車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3 GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)22-26
• 2.3.1 GIS簡介22-23
• 2.3.2 空間數(shù)據(jù)處理23-24
• 2.3.3 屬性數(shù)據(jù)處理24-26
• 2.4 GIS操作平臺(tái)設(shè)計(jì)26-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 城市環(huán)境中的路徑規(guī)劃31-54
• 3.1 功能需求分析和總體方案設(shè)計(jì)31-33
• 3.2 無人車道路匹配算法33-42
• 3.2.1 基于計(jì)算幾何的候選路段選擇33-36
• 3.2.2 任務(wù)點(diǎn)匹配36-38
• 3.2.3 實(shí)時(shí)路點(diǎn)匹配38-42
• 3.3 改進(jìn)的雙線路口模型42-44
• 3.4 無人車路徑生成算法44-48
• 3.4.1 PathEx2方法44-45
• 3.4.2 路口軌跡45-47
• 3.4.3 U-TURN軌跡47-48
• 3.5 路徑重規(guī)劃策略48-49
• 3.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第4章 越野環(huán)境中的路徑規(guī)劃54-69
• 4.1 基于GIS的任務(wù)點(diǎn)信息分析和存儲(chǔ)54-55
• 4.2 全局路徑規(guī)劃55-61
• 4.2.1 插值方法分析對(duì)比55-59
• 4.2.2 基于三次Hermite插值的全局路徑規(guī)劃算法59-61
• 4.3 局部路徑規(guī)劃61-62
• 4.4 路點(diǎn)引導(dǎo)與控制62-65
• 4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單75-76
• 致謝76

【相似文獻(xiàn)】

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