無人車（Unmanned vehicle）技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事、交通、安保等各種領(lǐng)域。軍用無人車可以完成多種作戰(zhàn)環(huán)境的偵查、巡邏以及作戰(zhàn)等任務(wù),減少戰(zhàn)斗人員傷亡,提高作戰(zhàn)效能。本論文面向城市環(huán)境設(shè)定區(qū)域的偵查和巡邏任務(wù),研究無人車GPS/INS組合導(dǎo)航方法,具有重要的研究意義和實用價值。本論文基于VxWork操作系統(tǒng),設(shè)計了無人車自主導(dǎo)航的傳感和計算機系統(tǒng),根據(jù)所設(shè)計的基于強實時Vxworks操作系統(tǒng)和CAN總線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的接口要求,針對普通電動車平臺進行了自動控制的改造,使之具備CAN總線控制直行和轉(zhuǎn)彎的功能;在此基礎(chǔ)上,利用高精度RTK差分GPS設(shè)備得到馬路段坐標值,利用這些馬路坐標建立了導(dǎo)航電子地圖,通過本文提出的算法,實現(xiàn)了GPS導(dǎo)航;為了在某些場合彌補GPS的信號不穩(wěn)定,本文還研究了通過慣導(dǎo)設(shè)備與輪速編碼器聯(lián)合推算坐標的方法,通過這個方法,使車輛在GPS信號不穩(wěn)定的時候,繼續(xù)可以獲取實時坐標位置,提高了無人車導(dǎo)航的魯棒性和適用范圍。本學(xué)位論文的另一個工作是開發(fā)了基于Windows和Google地圖的可視化導(dǎo)航界面,可直觀觀察導(dǎo)航效果和進行后臺操控。實驗驗證表明,本文所提出的基... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究的背景和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 軍用警用領(lǐng)域
        1.3.2 民用領(lǐng)域
    1.4 本課題研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 總體方案
    2.2 傳感系統(tǒng)
        2.2.1 差分GPS 定位RTK 系統(tǒng)
        2.2.2 陀螺儀和輪速編碼器導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.2.3 編碼器
    2.3 本章小結(jié)
第三章 無人車改造設(shè)計
    3.1 無人車簡介
        3.1.1 轉(zhuǎn)向電機與驅(qū)動器的選擇
    3.2 轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計
    3.3 前后電機驅(qū)動電路
    3.4 底層控制器介紹
    3.5 系統(tǒng)控制整體方案
    3.6 無人車的控制方法
        3.6.1 縱向控制
        3.6.2 基于模糊控制的轉(zhuǎn)向控制
    3.7 后輪車速的計算
    3.8 CAN 總線上下層系統(tǒng)通訊協(xié)議
        3.8.1 CAN 簡介
        3.8.2 上下層通訊協(xié)議的設(shè)計
    3.9 本章小結(jié)
第四章 GPS定位坐標的求解與 GPS導(dǎo)航算法的研究
    4.1 GPS 坐標高斯投影變化(B , L) →(y , x)
        4.1.1 高斯投影
        4.1.2 高斯投影正算公式(B , L) →(y , x)
    4.2 GPS 輸出格式NMEA0183 數(shù)據(jù)解析
        4.2.1 NMEA0183 介紹
        4.2.2 數(shù)據(jù)接收解析
    4.3 GPS 坐標精度、穩(wěn)定性和準確性實驗分析
    4.4 電子地圖的建立
        4.4.1 電子地圖采樣方法
    4.5 直道GPS 導(dǎo)航算法
    4.6 路口轉(zhuǎn)彎道GPS 導(dǎo)航算法
    4.7 本章小結(jié)
第五章 慣導(dǎo)設(shè)備與輪速編碼器聯(lián)合導(dǎo)航坐標推算的研究
    5.1 慣導(dǎo)航向角磁偏角糾正
    5.2 慣導(dǎo)設(shè)備輸出數(shù)據(jù)協(xié)議
    5.3 數(shù)據(jù)接收程序
    5.4 坐標推算算法
    5.5 本章小結(jié)
第六章GPS/INS導(dǎo)航的組合及 VxWorks控制系統(tǒng)算法實現(xiàn)
    6.1 控制系統(tǒng)硬件介紹
    6.2 VxWorks 系統(tǒng)開發(fā)
    6.3 操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度策略
        6.3.1 基于優(yōu)先級的強占式任務(wù)調(diào)度的解析
        6.3.2 輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略的解析
        6.3.3 搶占上鎖的解析
        6.3.4 VxWorks 相比 Windows 實時性優(yōu)勢
    6.4 開發(fā)環(huán)境Tornado 開發(fā)方法
        6.4.1 Tornado 介紹
        6.4.2 開發(fā)環(huán)境的建立
    6.5 GPS/INS 導(dǎo)航組合方法
    6.6 VxWorks 控制系統(tǒng)算法實現(xiàn)
    6.7 激光雷達避障
    6.8 本章小結(jié)
第七章 Google地圖導(dǎo)航可視化人機界面與實驗
    7.1 Google 地圖導(dǎo)航可視化界面的開發(fā)
    7.2 實驗
        7.2.1 全系統(tǒng)融合后導(dǎo)航效果
        7.2.2 慣導(dǎo)實驗結(jié)果
    7.3 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文和研究工作
    發(fā)表的論文
    參加的科研項目
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]變電站巡檢機器人GPS導(dǎo)航研究[J]. 肖鵬,張彩友,馮華,欒貽青.  傳感器與微系統(tǒng). 2010(08)
[2]低成本MEMS加速度計在組合車輛導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[J]. 張士鈺,孫永榮,陳武,沈雪松.  電子測量技術(shù). 2009(11)
[3]農(nóng)用機器人DGPS導(dǎo)航方法及數(shù)據(jù)采集[J]. 馮曉霞,安秋,姬長英.  江西農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2007(09)
[4]基于路標的智能車輛定位[J]. 錢鈞,楊汝清,王晨,周啟龍,楊明.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2007(06)
[5]智能車輛的縱向運動控制[J]. 李貽斌,阮久宏,李彩虹,付夢印.  機械工程學(xué)報. 2006(11)
[6]久保田插秧機的GPS導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張智剛,羅錫文,周志艷,臧英.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2006(07)
[7]基于GPS的水陸兩棲機器人導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[J]. 尹咸陽,邊宇樞.  微型電腦應(yīng)用. 2006(07)
[8]基于SPMC701fm0a的自主移動機器人導(dǎo)航算法的實現(xiàn)[J]. 周愛玉,李欣,劉振山.  信息技術(shù)與信息化. 2004(04)
[9]基于多傳感器信息融合的自主移動機器人導(dǎo)航算法研究[J]. 周愛玉,李欣,漆新民.  南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004(02)
[10]一種基于DSP的電機控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 陳春明,謝躍雷,晉良念.  桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2002(02)

碩士論文
[1]基于多車協(xié)作感知的主動安全技術(shù)研究[D]. 謝建平.上海交通大學(xué) 2009
[2]無人駕駛電動車的底層控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 夏永峰.上海交通大學(xué) 2007
[3]基于DSP的移動機器人運動控制系統(tǒng)的研究[D]. 田淑杭.中南大學(xué) 2004
[4]基于DSP的高性能無刷直流電動機數(shù)字控制系統(tǒng)[D]. 劉志強.上海海事大學(xué) 2004



本文編號：3589540