原文传递
限定区域内低速无人车的路径规划和控制方法研究
| 论文题名： | 限定区域内低速无人车的路径规划和控制方法研究 |
| 关键词： | 低速无人车;路径规划;VFH+算法;轨迹跟踪控制;纯跟踪算法;模型预测控制 |
| 摘要： | 随着自动驾驶技术的迅猛发展，自动驾驶已经不仅仅应用于公路上的高速乘用车，而是率先在各细分场景中落地应用，比如园区、港口、矿区和景区等场景，成为“智慧物流”和“智慧矿区”等场景的重要载体，提升了作业效率，节省了人力成本，提高了安全性。低速无人车相比高速乘用车结构更简单，控制也更简单。本文针对园区、港口和矿区等场景的低速无人车，设计了全局路径规划、局部避障和轨迹跟踪控制算法，最后通过仿真证明了算法的可行性。 第一章首先分析了国内外无人车和低速无人车的研究现状，分析了全局路径规划算法、局部轨迹规划算法和轨迹跟踪算法的研究现状。 第二章分析了感知模块、规划模块与控制模块的硬件原理，分析了无人车的软件架构，确定了无人车采用的各个坐标系，建立了无人车运动学模型。 第三章主要分析了A*全局路径规划算法和VFH系列局部避障算法的原理，并分别进行了仿真实验。仿真证明A*全局路径规划算法能够胜任简单的路径规划任务，VFH+算法能够在不停车的情况下有效地避开环境中的静态障碍物。 无人车在得到局部轨迹之后，需要进行轨迹跟踪。第四章设计了纯跟踪和模型预测控制算法，并分别对两种算法进行了仿真。纯跟踪算法实现简单，鲁棒性强，仿真证明纯跟踪算法可以很好地跟踪全局路径；模型预测控制算法计算量大，实现复杂。相比于纯跟踪算法，模型预测控制算法横向跟踪误差和航向角误差较小。 第五章在ROS环境下对ROS的导航功能包集进行了定制化改造，将局部轨迹规划功能包替换为轨迹跟踪控制算法的功能包，结合Stage仿真器对全局路径规划算法与轨迹跟踪控制算法进行了联合仿真，验证了算法的可行性，最后进行了全流程仿真实验。全局路径规划算法采用A*算法，局部避障算法采用VFH+算法，轨迹跟踪控制采用纯跟踪算法，仿真结果证明了算法的可行性。 |
| 作者： | 王培虎 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王常虹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
