履带平台无人驾驶系统基于语义信息的模块串联方法

为提高无人履带平台在复杂越野环境下的通行能力,提出一种通过语义信息串联无人驾驶系统中环境感知、运动规划、运动控制模块的方法。环境感知模块通过相机与激光雷达的融合感知方法,利用图像语义信息与激光雷达点云特征,结合平台通过性几何参数,对环境中可通行区域进行粗提取,之后在可通行区域利用高斯聚类模型对环境进行精细的可通行度分析,最终生成具有不同通行度语义信息的三维栅格地图;运动规划模块在考虑平台运动学模型、动力学约束以及平滑过渡约束的基础上,结合地形与道路表面属性生成行为运动基元,通过对基元的分层式在线选择生成具有行为语义的轨迹;运动控制模块基于模型预测控制算法充分考虑平台驱动电机的执行能力、跟踪偏差以及控制稳定性,借助运动规划给出的行为运动基元语义属性,对控制目标函数权重系数进行实时更新,减小轨迹跟踪的横向误差,航向误差以及速度误差。最终利用中型混合动力无人履带平台进行了实车验证,结果表明：所提运动规划方法结果相较于基于平面二值栅格地图规划的轨迹在平均俯仰角、平均侧倾角、平均曲率分别降低46.1%、46.5%、14.2%;所提出基于行为语义轨迹变参数运动控制方法相较于定参数的运动控制方法分别在横向偏差、航向偏差、速度偏差降低17.1%、2.7%、6.1%。     

多车协同目标跟踪方法

地面无人系统中多车信息融合技术是提升系统环境感知能力的重要途径。针对单车传感器存在视野遮挡及盲区导致的目标跟踪不连续不稳定问题,提出一种集中式多车协同感知的结果级融合系统模型。该系统模型采用激光雷达作为车辆感知传感器,对不同车辆构建的环境栅格地图在主控端采用D-S证据理论进行融合、得到全局静态环境地图,完成多车协同感知环境模型的构建。在此环境模型基础上设计一种多车协同目标检测与跟踪方法,采用极大值抑制的方法解决检测目标融合冲突;设计一种级联动态目标匹配与跟踪管理方法,完成目标预测跟踪并将结果下发给各车。由两辆无人车组成的实车系统测试结果表明：当出现目标遮挡时,所提多车协同目标检测与跟踪架构相对于单车感知在环境表征上能够获得更全面的目标信息,跟踪目标未出现漏检,未发生跳变;跟踪器输出位置状态结果与检测结果误差较小,能够对所跟踪目标的状态进行准确估计,跟踪轨迹保持连续,有效提高了单车环境感知视野。     

基于Frenet坐标系和控制延时补偿的智能车辆路径跟踪

对智能车辆路径跟踪问题中存在的控制延时问题进行研究。前轮转角表述为纯滞后和1阶惯性延时的串联结构模型,通过使用Matlab/Simulink建立转向控制延时模型,并对实车采集的转向控制数据进行分析,完成延时模型的参数辨识;基于V-REP和ROS搭建仿真测试平台,根据延时模型的辨识结果模拟转向响应特性,实现与实车转向特性等效的控制延时效果;基于Frenet坐标系和运动学、动力学模型构建不考虑控制延时和考虑控制延时的模型预测控制(MPC)路径跟踪控制器,使得控制器可以直接扩展到多车编队行驶场景;在V-REP仿真环境中设置以5 m/s、10 m/s、20 m/s车 速采集的变曲率参考路径,先针对无延时系统考察不考虑控制延时的MPC路径跟踪控制器,获得了平均跟踪误差低于0.22 m的控制效果,验证了不考虑控制延时的MPC控制器在处理无延时车辆系统路径跟踪问题的跟踪性能,再针对大延时车辆系统对比测试两种MPC控制器。试验结果表明：考虑控制延时的MPC控制器相比不考虑控制延时的MPC控制器取得了较大的效果提升,特别是在最大跟踪误差和航向误差指标上表现优异,平均跟踪误差降低了83.7%,最大跟踪误差降低了74.4%;对于高延时系统,低速工况下考虑延时的运动学MPC表现更好,而高速工况动力学MPC表现出了更加稳定的跟踪性能,20 m/s延时试验中仅考虑控制延时的动力学MPC控制器安全地跑完了全程。     

简单城市环境下地面无人驾驶系统的设计研究

由于需要在统一的软硬件配置下满足各类场景的工作要求,因此具有开放性的智能驾驶系统对于地面无人平台而言至关重要。全面介绍参加2011中国智能车未来挑战赛的北京理工大学BIT-III智能驾驶系统。该系统具有两方面的突出特点:设计具备纵横向规划能力的局部路径规划算法并将其作为系统核心功能,从底层实现安全、平顺和稳定的自主驾驶;围绕路径规划的需求,根据输出模态对环境感知功能进行分类,便于融合不同传感器的信息。比赛和测试结果表明,BIT-III具有简单城市环境下全无人自主驾驶的能力,而开放式的系统设计使其能够在保证已有功能的基础上进化式地提高智能化水平,满足更为复杂的工作要求。     

基于镜像映射最大熵谱估计的虚拟样机实验验证

应用虚拟样机技术创建机械系统模型后，要对模型进行实验验证(模型验证)。根据虚拟样机仿真分析属于后台处理及实验数据长度有限的特点，采用一种解算精度高、稳定性好且适于处理短序列数据的定量模型验证方法——基于镜像映射非实时递推算法的最大熵谱估计法。算例分析表明，在数字化仿真软件定性地分析创建模型的基础上，结合此验证方法，可以为仿真分析提供定量依据。     

面向移动互联网终端的安全态势感知研究

本文在分析移动互联网终端的安全态势基础上,采用面向对象方法设计了移动终端安全态势模型,采用UML类图对终端态势指标进行描述。设计了一个态势数据感知框架,研究并实现了移动终端态势数据的远程获取。     

基于Rabbit 2000的无线调度系统液晶汉字显示方法

介绍了基于Rabbit 2000微处理器的车载无线调度系统硬件组成.讨论了液晶汉字显示方法,并运用动态C编写了T6963C点阵式液晶显示器初始化程序和汉字显示程序.实践表明,该方法实用可行.     

地面机器人控制系统的研制

介绍了一种用于地面机器人自动驾驶与控制的自动控制系统，研制完成了车辆自动驾驶系统，无线通讯系统，遥控终端，计算机控制系统，软件设计与编制等任务，最后控制系统实现了对机器人的半自主加遥控运行控制，该地面机器人已经投入实际使用，实践表明，该控制系统是一种较好的，实用的控制系统。     

车载捷联式三轴稳定平台动力学建模与分析

为了获得车载捷联式三轴稳定平台的耦合力矩特性,建立了稳定平台系统的运动学与动力学模型.运动学模型分析结果表明,捷联稳定方式与陀螺稳定方式的基本区别在于信息的获取和控制方式,速率陀螺稳定是一种直接硬件补偿方法,而捷联稳定是一种软件补偿方法.动力学模型分析表明,车体与稳定平台系统各框架和各框架间均存在非线性耦合力矩.系统耦...     

面向异构履带车辆的统一运动规划方法

为在统一算法框架下解决异构履带车辆的运动规划问题,提出一种基于运动基元离线生成与在线扩展选择的运动规划方法,所研究的异构履带车辆是指搭载3种不同转向机构的履带车辆.运动基元的优化生成以轨迹平滑度为目标,通过综合考虑异构履带车辆的差异化行为约束、平台运动学模型约束、平滑过渡约束等,生成满足异构履带车辆运动规划需求的基元库...