地面無(wú)人平臺(tái)的自主導(dǎo)航技術(shù)在許多領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用,尤其是在一些高壓、高溫、帶有放射性的危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)景中可以替代人力來(lái)完成任務(wù)。這種場(chǎng)景下需要無(wú)人平臺(tái)在未知的環(huán)境中能夠通過(guò)對(duì)周圍環(huán)境的感知來(lái)完成導(dǎo)航工作。目前,該技術(shù)的許多環(huán)節(jié)仍存在的改進(jìn)的空間。本文以面向室外非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景的地面無(wú)人平臺(tái)為對(duì)象,重點(diǎn)研究了基于多線激光雷達(dá)的地圖構(gòu)建方法、動(dòng)態(tài)環(huán)境下導(dǎo)航路徑規(guī)劃方法以及路徑跟蹤與控制方法。首先,基于激光雷達(dá)的同時(shí)定位與建圖部分采用了LeGO-LOAM算法,該算法對(duì)常用的LOAM算法進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)點(diǎn)云分割聚類、點(diǎn)云降采樣、特征點(diǎn)篩選與空間分配等處理,減少了激光里程計(jì)中匹配過(guò)程的迭代計(jì)算量,使得建圖算法可以適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云與地圖特征點(diǎn)的匹配,得到更為準(zhǔn)確的位姿估計(jì)結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果校正點(diǎn)云,完成點(diǎn)云地圖的構(gòu)建與更新。其次,在已有導(dǎo)航地圖的前提下,規(guī)劃出無(wú)人平臺(tái)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的路徑。通過(guò)理論與仿真比較了A*算法與Dijsktra算法的優(yōu)缺點(diǎn),并選用A*算法作為全局路徑規(guī)劃算法。對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的局部路徑規(guī)劃問(wèn)題,本文改進(jìn)了傳統(tǒng)的人工勢(shì)場(chǎng)法,并分析了局部極小值點(diǎn)、動(dòng)態(tài)障礙物約束等情況。最后介紹... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 地面無(wú)人平臺(tái)研究的發(fā)展概況
        1.2.1 國(guó)外地面無(wú)人平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)地面無(wú)人平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 同時(shí)定位與建圖技術(shù)
    1.4 導(dǎo)航路徑規(guī)劃技術(shù)
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 多線激光雷達(dá)的定位與地圖構(gòu)建
    2.1 引言
    2.2 LEGO-LOAM算法
    2.3 點(diǎn)云分割與聚類
    2.4 特征點(diǎn)提取與點(diǎn)云配準(zhǔn)
        2.4.1 點(diǎn)云特征點(diǎn)提取
        2.4.2 點(diǎn)云特征點(diǎn)匹配
        2.4.3 Levenberg-Marquardt優(yōu)化
    2.5 激光雷達(dá)里程計(jì)
    2.6 定位優(yōu)化與地圖構(gòu)建
    2.7 激光雷達(dá)建圖實(shí)驗(yàn)
    2.8 本章小結(jié)
第3章 柵格地圖下的導(dǎo)航路徑規(guī)劃研究
    3.1 引言
    3.2 柵格地圖的構(gòu)建
    3.3 全局路徑規(guī)劃算法
    3.4 局部路徑規(guī)劃算法
        3.4.1 傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)法
        3.4.2 改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法
        3.4.3 局部極小值點(diǎn)問(wèn)題
        3.4.4 動(dòng)態(tài)障礙物約束
    3.5 混合路徑規(guī)劃算法
    3.6 本章小結(jié)
第4章 地面無(wú)人平臺(tái)路徑跟蹤與底層控制
    4.1 引言
    4.2 地面無(wú)人平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    4.3 地面無(wú)人平臺(tái)的路徑跟蹤控制
        4.3.1 模型預(yù)測(cè)控制
        4.3.2 增量線性時(shí)變模型的建立
        4.3.3 增量線性模型預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 穩(wěn)定性分析
    4.4 路徑跟蹤仿真
    4.5 地面無(wú)人平臺(tái)的底層控制
    4.6 本章小結(jié)
第5章 地面無(wú)人平臺(tái)自主導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 無(wú)人平臺(tái)硬件系統(tǒng)搭建
    5.3 同時(shí)定位與建圖實(shí)驗(yàn)
    5.4 無(wú)人平臺(tái)自主導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 Gazebo仿真環(huán)境搭建
        5.4.2 導(dǎo)航路徑規(guī)劃仿真
        5.4.3 MPC路徑跟蹤仿真
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢(shì)[J]. 徐國(guó)華,譚民.  機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用. 2001(03)



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