【摘要】：隨著計算機(jī)技術(shù)與信息化技術(shù)的進(jìn)步,車輛逐漸向著智能化、無人化的方向發(fā)展。路徑規(guī)劃算法是無人駕駛車輛實現(xiàn)智能化的重要基礎(chǔ)之一。因此,國內(nèi)外眾多企業(yè)與高校對無人駕駛車輛的路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了大量的研究,以滿足無人駕駛車輛在復(fù)雜交通環(huán)境中行駛的需求。本文在考慮了無人駕駛車輛各項性能指標(biāo)、車輛運(yùn)動學(xué)約束以及計算效率的基礎(chǔ)上對無人駕駛車輛的路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了一系列研究。設(shè)計了無人駕駛車輛全局參考路徑規(guī)劃算法,建立了局部路徑規(guī)劃行車環(huán)境風(fēng)險模型以及動態(tài)局部路徑規(guī)劃算法。依托于某無人駕駛公司提供的實車平臺,將本文所研究的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)用于實際的無人駕駛車輛研發(fā)中,并取得了一定的成效。本文主要研究內(nèi)容如下:第一,調(diào)研了國內(nèi)外無人駕駛車輛的研究現(xiàn)狀,列舉了國內(nèi)外典型的路徑規(guī)劃算法并分析了各個算法的特點。第二,針對全局路徑規(guī)劃算法存在的運(yùn)算速度慢且不能兼顧車輛非完整性約束以及車輛各項性能指標(biāo)的問題。本文設(shè)計了基于批信息快速隨機(jī)樹的全局參考路徑規(guī)劃算法,引入距離變換地圖以及k-d樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在不產(chǎn)生大量運(yùn)算的基礎(chǔ)上得到了滿足車輛運(yùn)動學(xué)約束并兼顧了行車安全性、高效性以及穩(wěn)定性的全局參考路徑。第三,針對無人駕駛車輛局部路徑規(guī)劃中行車交通環(huán)境描述維度多、建立精確模型困難的問題,將行車交通環(huán)境抽象為行車風(fēng)險模型。根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù),設(shè)計了障礙物風(fēng)險分布模型以及風(fēng)險評估函數(shù)。根據(jù)障礙物的動靜態(tài)屬性將障礙物分別描述為動態(tài)風(fēng)險場和靜態(tài)風(fēng)險場。大幅降低了行車交通環(huán)境的描述維度,為局部路徑規(guī)劃算法提供了參考。第四,針對無人駕駛車輛橫縱向耦合情況下進(jìn)行局部路徑規(guī)劃問題難以求解,無法滿足實時性要求的問題,設(shè)計了無人駕駛車輛局部路徑規(guī)劃算法。本文將局部路徑規(guī)劃問題引入到弗勒內(nèi)坐標(biāo)系下進(jìn)行解耦并求解運(yùn)動備選集合。然后將橫縱向運(yùn)動備選集合再次耦合,刪除不滿足動力學(xué)約束的備選運(yùn)動,根據(jù)損失函數(shù)擇優(yōu)輸出局部參考路徑。最后采用變頻率滾動優(yōu)化策略在滿足實時性要求的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了無人駕駛車輛動態(tài)局部路徑規(guī)劃。第五,依托某公司提供的實車平臺,在多種典型工況下對本文所研究的動態(tài)局部路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了實車試驗并對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析。同時,對比了其他類型快速隨機(jī)樹全局參考路徑規(guī)劃算法與本文采用的批信息快速隨機(jī)樹全局參考路徑規(guī)劃算法在不同尺寸全局地圖下的計算效率。
【圖文】：

第 1 章 緒論輛在完全自主的狀態(tài)下 10 小時內(nèi)完成 150 公里的賽程。2007 年開始，DARPA 挑戰(zhàn)賽開始面向城市道路環(huán)境，更名為 DARPA Urban Challenge[17]。谷歌公司最早在 Google X 實驗室研發(fā)無人駕駛汽車，由谷歌街景的共同發(fā)明人塞巴斯蒂安 特龍牽頭，在加州的洲際公路以及舊金山的城區(qū)完成了至少 48 萬公里的測試，2012 年 5 月 8 日，美國內(nèi)達(dá)華州允許無人駕駛汽車上路三個月后，美國機(jī)動車駕駛管理處為谷歌的無人駕駛汽車頒發(fā)了全球第一張合法的無人駕駛車牌[18]。

第 1 章 緒論輛在完全自主的狀態(tài)下 10 小時內(nèi)完成 150 公里的賽程。2007 年開始，，DARPA 挑戰(zhàn)賽開始面向城市道路環(huán)境，更名為 DARPA Urban Challenge[17]。谷歌公司最早在 Google X 實驗室研發(fā)無人駕駛汽車，由谷歌街景的共同發(fā)明人塞巴斯蒂安 特龍牽頭，在加州的洲際公路以及舊金山的城區(qū)完成了至少 48 萬公里的測試，2012 年 5 月 8 日，美國內(nèi)達(dá)華州允許無人駕駛汽車上路三個月后，美國機(jī)動車駕駛管理處為谷歌的無人駕駛汽車頒發(fā)了全球第一張合法的無人駕駛車牌[18]。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U463.6

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本文編號：2696047