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无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现

郭俊杰  
【摘要】:随着科学技术的不断发展,汽车保有量急剧增加,导致道路交通环境恶化,道路交通事故频发。目前,越来越多的先进技术应用到汽车先进辅助驾驶系统(ADAS),ADAS通过各种传感器采集道路环境信息,进而帮助驾驶员控制车辆避免可能发生的危险,提高行车安全性。无人车作为ADAS系统的最高形式,是智能交通的一部分,能有效的缓减驾驶员的工作负荷,降低交通事故发生率,提高道路和车辆的利用率。 无人车在没有人为干预情况下能自主安全到达指定目的地,其中避障和导航技术是无人车研究的两个核心问题。本文针对无人车导航技术展开,明确无人车导航系统的任务要求,进而提出无人车GPS导航系统的整体设计方案,其主要研究内容如下: (1)根据无人车GPS导航系统的设计方案,搭建无人驾驶智能车系统平台。包括对GPS、车载电脑以及其他设备的选取与安装;为整个系统设计合理的电源部分,具有体积小、安装方便、续航性好和可靠性高优点;基于串口通信技术完成GPS接收机、上位机、底层控制之间的通信功能,实现数据的实时采集与处理。 (2)制作符合无人车导航系统的电子地图,研究了车载GPS数据采集解析、经纬度坐标与当地水平坐标的转换,并根据数据采集时车辆速度的快慢给出两种曲线拟合方法。 (3)筛选出电子地图中更有价值的转向点,将导航分为直线导航和转向导航两种模式。无人车行驶时,车载电脑接收GPS数据,提取经纬度、航向角信息,结合电子地图,确定车辆当前位置。直线导航模式依据上述信息计算车辆相对理想轨迹的偏离角β和偏离距S;转向导航模式则计算车辆理想转向角ε以及车辆距转向后轨迹的距离S。依据驾驶员驾驶经验为两种导航模式建立模糊控制决策,推导出系统的控制输出变量。


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