無人車（Unmanned vehicle）技術廣泛應用于軍事、交通、安保等各種領域。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,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)境設定區(qū)域的偵查和巡邏任務,研究無人車GPS/INS組合導航方法,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),設計了無人車自主導航的傳感和計算機系統(tǒng),根據所設計的基于強實時Vxworks操作系統(tǒng)和CAN總線數(shù)據處理系統(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總線控制直行和轉彎的功能;在此基礎上,利用高精度RTK差分GPS設備得到馬路段坐標值,利用這些馬路坐標建立了導航電子地圖,通過本文提出的算法,實現(xiàn)了GPS導航;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設備與輪速編碼器聯(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,提高了無人車導航的魯棒性和適用范圍。本學位論文的另一個工作是開發(fā)了基于Windows和Google地圖的可視化導航界面,可直觀觀察導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 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 軍用警用領域
        1.3.2 民用領域
    1.4 本課題研究內容
    1.5 本章小結
第二章 系統(tǒng)總體設計
    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航系統(tǒng)
        2.2.3 編碼器
    2.3 本章小結
第三章 無人車改造設計
    3.1 無人車簡介
        3.1.1 轉向電機與驅動器的選擇
    3.2 轉向機構的設計
    3.3 前后電機驅動電路
    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)議的設計
    3.9 本章小結
第四章 GPS定位坐標的求解與 GPS導航算法的研究
    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)據解析
        4.2.1 NMEA0183 介紹
        4.2.2 數(shù)據接收解析
    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 導航算法
    4.6 路口轉彎道GPS 導航算法
    4.7 本章小結
第五章 慣導設備與輪速編碼器聯(lián)合導航坐標推算的研究
    5.1 慣導航向角磁偏角糾正
    5.2 慣導設備輸出數(shù)據協(xié)議
    5.3 數(shù)據接收程序
    5.4 坐標推算算法
    5.5 本章小結
第六章GPS/INS導航的組合及 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)任務調度策略
        6.3.1 基于優(yōu)先級的強占式任務調度的解析
        6.3.2 輪轉調度策略的解析
        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
第七章 Google地圖導航可視化人機界面與實驗
    7.1 Google 地圖導航可視化界面的開發(fā)
    7.2 實驗
        7.2.1 全系統(tǒng)融合后導航效果
        7.2.2 慣導實驗結果
    7.3 本章小結
第八章 結論與展望
    8.1 結論
    8.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(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
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[8]基于SPMC701fm0a的自主移動機器人導航算法的實現(xiàn)[J]. 周愛玉,李欣,劉振山.  信息技術與信息化. 2004(04)
[9]基于多傳感器信息融合的自主移動機器人導航算法研究[J]. 周愛玉,李欣,漆新民.  南昌航空工業(yè)學院學報(自然科學版). 2004(02)
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碩士論文
[1]基于多車協(xié)作感知的主動安全技術研究[D]. 謝建平.上海交通大學 2009
[2]無人駕駛電動車的底層控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 夏永峰.上海交通大學 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 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 2004



本文編號：3589540