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基于FPGA的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
| 论文题名： | 基于FPGA的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计 |
| 关键词： | FPGA技术;车辆自动驾驶系统;车道识别;迭代算法;最小二乘曲线拟合算法;安全车距计算模型 |
| 摘要： | 随着科技的不断进步，自汽车诞生的那天起，人们对汽车技术的研究就没有停止过。近年来，对汽车技术的研究开始向智能化和自动化发展，智能车和自动驾驶技术应运而生。本文以FPGA应用技术和数字图像处理技术为基础，对车辆自动驾驶系统进行研究，整个系统有车道线自动识别系统与自动驾驶系统两部分组成。系统应用FPGA技术采用自顶向下的层次化设计原则，完成了系统仿真测试。 在路径识别部分，运用数字图像处理技术，对车辆采集的路径信息进行处理，创新性提出了“双对分最大类间方差滤波迭代算法”，实现并行阈值选取算法的设计，完成路况图像的二值化处理;应用创新性提出的“基于行逼近的最小二乘曲线拟合算法”完成车道线系统识别。本部分均以FPGA硬件实现，仿真结果表明对车道线识别具有良好的实时性与精确的识别精度。 在自动驾驶系统中，使双目视觉技术与摄像原理相结合，针对车道线信息的特点，对双目视觉原理中目标点定位算法进行改进，实现车道线的二维图像坐标到世界坐标的变换;在对车辆制动过程和超车过程进行详细分析的基础上，最终确定车辆安全车距计算模型;在系统控制部分中，根据车辆控制的特点和有经验驾驶员的经验，设计模糊规则库和控制条件，实现车辆的自动控制功能。在本部分中，由于坐标变换、路径规划和控制算法情况复杂、计算量大，所以采用FPGA中NIOSⅡ软核实现。 在系统仿真阶段，本文采用Modelsim软件分别对系统的各个模块进行前仿真，观察波形并确定是否达到预期效果。最后运用虚拟现实技术创立车辆模型和行驶环境，模拟真实车辆，进行系统级仿真。 各个阶段的仿真结果表明，本文的算法处理速度可以达到实时性要求，并且识别和控制精度高，具有很好的可靠性和鲁棒性。 |
| 作者： | 宋振伟 |
| 专业： | 计算机应用技术 |
| 导师： | 靖固 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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