無人駕駛汽車是未來汽車發(fā)展的必然趨勢,自主導(dǎo)航是實現(xiàn)無人駕駛的關(guān)鍵技術(shù),主要包含了同步定位與地圖構(gòu)建（SLAM）和路徑規(guī)劃兩個研究領(lǐng)域。SLAM是指在未知環(huán)境地圖中,根據(jù)傳感器信息完成車輛位姿的計算和環(huán)境地圖的構(gòu)建。路徑規(guī)劃是根據(jù)已經(jīng)構(gòu)建的環(huán)境地圖和實時感知信息,在滿足車輛運動學(xué)和動力學(xué)約束條件下,規(guī)劃一條平滑、安全可執(zhí)行的運動軌跡,實現(xiàn)車輛避障功能。首先,根據(jù)不同的SLAM研究方法對比分析了主要感知傳感器,并選擇單線激光雷達(dá)用于本文的SLAM研究。然后,分析了常用地圖模型的優(yōu)缺點和適用場景,根據(jù)需求選擇柵格地圖作為本文的地圖模型,詳細(xì)推導(dǎo)了柵格地圖的更新原理。最后,介紹了全局坐標(biāo)系、車輛坐標(biāo)系和激光雷達(dá)坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,完成車輛運動模型和激光雷達(dá)觀測模型的搭建。目前,根據(jù)原理的不同可將SLAM方法分為兩個研究方向,基于濾波器原理的SLAM和基于非線性優(yōu)化理論的圖優(yōu)化SLAM。本文對基于EKF、RBPF的SLAM原理進(jìn)行推理,分析對比了兩種濾波SLAM的優(yōu)缺點。通過MATLAB仿真實驗測試EKF和PF在非線性系統(tǒng)中的跟蹤性能。對EKF-SLAM進(jìn)行仿真,分析狀態(tài)和地圖的不確定度�；�... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人駕駛汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SLAM國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 路徑規(guī)劃國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 ROS平臺和模型搭建
    2.1 引言
    2.2 傳感器介紹
        2.2.1 內(nèi)部傳感器
        2.2.2 外部傳感器
        2.2.3 激光測距原理
    2.3 ROS系統(tǒng)介紹
        2.3.1 ROS發(fā)展歷程
        2.3.2 ROS系統(tǒng)特點
        2.3.3 ROS主要概念
    2.4 地圖環(huán)境模型
        2.4.1 地圖環(huán)境模型
        2.4.2 柵格地圖算法
    2.5 車輛運動模型
        2.5.1 車輛運動模型
        2.5.2 車輛觀測模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 SLAM算法研究
    3.1 引言
    3.2 SLAM數(shù)學(xué)描述
    3.3 基于濾波器的SLAM算法研究
        3.3.1 貝葉斯原理
        3.3.2 EKF-SLAM算法研究
        3.3.3 RBPF-SLAM算法研究
        3.3.4 Gmapping-SLAM算法研究
        3.3.5仿真實驗
    3.4 基于圖優(yōu)化的SLAM算法研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 路徑規(guī)劃算法研究
    4.1 引言
    4.2 全局路徑規(guī)劃算法研究
        4.2.1 Dijkstra算法研究
        4.2.2 A*算法研究
        4.2.3全局路徑仿真實驗
    4.3 局部路徑規(guī)劃算法研究
        4.3.1 DWA算法研究
        4.3.2局部路徑仿真實驗
    4.4 本章小結(jié)
第5章 自主導(dǎo)航系統(tǒng)實驗
    5.1 引言
    5.2 實驗平臺與測試環(huán)境
    5.3 GMAPPING-SLAM算法實驗
    5.4 路徑規(guī)劃實驗
    5.5 本章小結(jié)
全文總結(jié)與展望
    1.全文總結(jié)
    2.展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光雷達(dá)SLAM技術(shù)及其在無人車中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 李晨曦,張軍,靳欣宇,李廣敬,李強.  北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[2]移動機器人路徑規(guī)劃方法[J]. 顧冬雷,李曉格,王碩.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2014(01)
[3]大規(guī)模環(huán)境下的拓?fù)涞貓D創(chuàng)建與導(dǎo)航[J]. 石朝俠,洪炳镕,周彤,王燕清.  機器人. 2007(05)
[4]無人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及方向[J]. 喬維高,徐學(xué)進(jìn).  上海汽車. 2007(07)
[5]激光三角測距傳感器建模及參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 金文燕,趙輝,陶衛(wèi).  傳感技術(shù)學(xué)報. 2006(04)
[6]Dijkstra最短路徑算法的一種高效率實現(xiàn)[J]. 樂陽,龔健雅.  武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報. 1999(03)
[7]智能車輛的自主駕駛與輔助導(dǎo)航[J]. 王宏,何克忠,張鈸.  機器人. 1997(02)

博士論文
[1]基于人類駕駛行為的無人駕駛車輛行為決策與運動規(guī)劃方法研究[D]. 杜明博.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]移動機器人自主導(dǎo)航中的路徑規(guī)劃與跟蹤控制技術(shù)研究[D]. 成偉明.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]室內(nèi)未知環(huán)境下幾何地圖構(gòu)建及機器人定位方法研究[D]. 鮑菁丹.天津大學(xué) 2007



本文編號：3633338