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基于同步定位建图技术的智能汽车自主泊车路径规划与控制研究
| 论文题名： | 基于同步定位建图技术的智能汽车自主泊车路径规划与控制研究 |
| 关键词： | 自主代客泊车;智能汽车;SLAM技术;路径规划;轨迹跟踪 |
| 摘要： | 自主代客泊车因需求迫切且驾驶环境相对简单，被认为是极具商业化前景的高级别自动驾驶应用，近年来得到了国内外各大整车与自动驾驶科技企业的关注。然而当前智能汽车存在室内定位误差大、复杂场景路径规划能力不足等问题，需针对自主代客泊车开展定位及路径规划等关键技术的研究以提高其稳定性与可靠性。因此，本文将围绕自主代客泊车的同步地图构建与定位、路径规划与路径跟踪控制等研究工作，以期提高智能汽车于室内停车场的定位精度及路径规划有效率。具体研究内容如下： 首先，基于地下停车场的泊车环境，提出基于多线激光雷达的同步建图与定位方法，分别开展雷达点云分类、地面点云滤波等内容，设计基于平滑度的点云线特征和面特征提取与匹配策略，提出基于图优化的点云回环检测与位姿优化，实现高精度地图的迭代构建，并利用概率法构建用于车辆导航定位的三维栅格地图，最后通过真实停车场定位试验验证了所提出同步建图与定位方法的有效性。 其次，提出了计及车辆运动学约束的混合A*路径规划方法，设计综合考虑方向盘转角、换挡、倒车等因素的代价函数以提高车辆的乘坐舒适性，并且引入Reeds-Shepp曲线使得车辆于全局路径规划中能够考虑倒车路径以修正车辆航向角；同时，提出相切圆弧泊车入位路径规划方法，以完成垂直与平行泊车场景规划，最后通过典型停车场仿真以验证全局路径规划与局部泊车入位路径规划的有效性与实时性。 然后，采用最小捕捉方法对规划的离散路径点实现拟合与平滑，分别设计基于质点与运动学模型的模型预测跟踪控制器，采用二次型优化实现模型预测控制器的实时求解，并通过泊车场景仿真验证路径跟踪算法的有效性，结果表明所提出的方法能够实现稳定且高精度的路径跟踪。 最后，搭建了包括激光雷达、高性能计算器等在内的智能汽车自主泊车测试平台，开展典型地下停车场环境的车辆自主泊车试验。试验结果表明，本文所提出的自主泊车系统可在无全球定位导航系统信号的条件下利用同步建图与定位方法可以实现较精准的定位，并通过路径规划与跟踪完成自主代客泊车任务。 |
| 作者： | 郑芝芸 |
| 专业： | 机械工程;车辆工程 |
| 导师： | 殷国栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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