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《上海交通大学》 2013年
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基于GPS/INS/激光雷达的无人车组合导航

杨森森  
【摘要】:随着汽车工业的发展,汽车的保有量越来越大,人们消耗巨大的时间和人力成本用于汽车驾驶,大量的汽车使用使得人们对汽车安全驾驶水平的要求越来越高。为应对这种需求,无人驾驶汽车应运而生。 本文对无人车的需求进行了详实的分析,明确了在道路交通中,无人车的基本要求和国内外的发展现状,并据此提出了无人车的控制及规划整体方案,将系统的控制分为底层控制、GPS导航和激光雷达环境感知三个部分。 首先介绍了无人的底层控制系统,对无人车的电动汽车平台的转向机构控制做了有效的改进,使用PI控制算法保证了转向机构运转的平稳有效,实验表明,该策略有效的简化了驱动电机的控制逻辑,提高了车身转向的稳定性。为了完成上下位机之间的通讯,以及底层控制对电机信息和电池管理系统的有效监管,建立了基于CAN总线的底层控制网络,CAN总线的通讯协议基于SAE J1939协议。 上位机接收GPS的定位信息和惯性导航系统的方向角信息,并根据已经采集到的道路数据,确认当前车身在道路上的位置,计算出无人车的输入量S和,利用模糊控制算法,经过模糊化、模糊逻辑推理和清晰化三个步骤,推导出系统的控制输出变量。 另由于在无人车的行进中,由于GPS数据易于丢失,在已知道路环境下,可以通过检测道路两侧的绿化带位置判定当前无人车的位置。此时应使用激光雷达扫描周边数据,获取环境信息,实现基本的环境建模,即对周边障碍物进行直线化处理,大致重现周边轮廓,并以此判定车身到周边障碍物的距离和无人车的前进的方向。 在无人车的行进中,为了方便调试和观测系统,特编写了内嵌Google map的地图程序,完成GPS定位与地图的匹配标定工作,即可实时观看无人车的行走路径。 实验验证证明,本文所提出的GPS导航算法与激光雷达的避障功能可有效实现给定路径上的导航控制。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U463.67

【参考文献】
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