无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现

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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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 无人车发展史

1.3 导航技术

1.4 本文主要工作与安排

第二章 GPS 相关理论知识

2.1 GPS 系统组成

2.2 定位原理

2.3 GPS 误差

2.4 差分 GPS

2.5 常用坐标

2.6 无人驾驶车 GPS 自主导航系统的可行性

第三章 无人车 GPS 导航系统组成

3.1 无人车的任务要求

3.2 无人车的整体系统

3.3 无人车 GPS 导航系统任务及要求

3.4 无人车 GPS 导航系统设计

3.5 地图设计

第四章 无人车 GPS 导航方法

4.1 转向节点的判定

4.2 导航原理

4.3 模糊控制

结论与展望

参考文献

致谢