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低速无人驾驶工程领域智能运输系统研究设计
| 论文题名： | 低速无人驾驶工程领域智能运输系统研究设计 |
| 关键词： | 工程车辆;智能运输系统;结构设计;无人驾驶;惯性导航传感器;麦卡纳姆轮;毫米波雷达;通信系统 |
| 摘要： | 随着无人驾驶技术越来越成熟，无人驾驶已经从科幻电影中逐步走到现实社会中,并涉及众多领域，如无人飞机、轮船、汽车等。基于无人驾驶技术，传统的工程智能运输领域也在快速发展，故本文针对低速无人驾驶工程领域智能运输系统并在速度低于15km/h以下的工程车辆做出如下研究: 重点研究:惯性导航传感器的路径规划和显示、麦卡纳姆轮的运动控制、毫米波雷达的避障系统、各部分通信系统的实现。 (1)搭建无人驾驶小车平台，其中涉及毫米波雷达传感器、惯性导航传感器、超声波传感器等，然后搭载项目研究的智能运输系统，使其完成整个智能运输。 (2)研究设计智能运输系统架构及实现。该架构分为软硬件系统，在硬件系统中选择多种传感器搭载在运输系统上，获取更精确的目标信息。并在此基础上研发小车的避障系统，还设计出避障系统的实时显示功能，具体是在VGUS组态屏和上位机上实时显示障碍物，使小车遇障碍物做出相应规避行为，如停止、减速、正常运行。然后为运输系统搭建整体的通信功能，通过研究WIFI通信和CAN通信的原理设计出通信模块，使之能够实现无线通信与接收大量传感器的原始数据。 (3)针对路径规划进行运动控制算法的研究。主要研究PID算法和Pure Pursuit算法，在小车纵向控制中选用增量式PI控制算法，并在野火调试助手中调好参数，使其能够精准控制小车速度。在运动控制上研究Pure Pursuit算法原理和使用方法，并在Python下验证算法的可行性，然后在此算法的基础上做出改进，使用基于时间改进的Pure Pursuit算法，经过实验证明，此改进算法搭载实验小车具有更好的精确度和控制力，更适用于本项目的使用。 (4)为验证智能运输系统的可行性与可靠性，在Qt开发平台上编写整个无人驾驶小车平台的显示界面与通信界面，并将系统搭载在无人驾驶小车平台上，进行无人驾驶小车的路径显示和运动控制。 实验结果表明，本文设计的整套智能运输系统能够搭载在小车上，并实现路径显示和运动控制以及避障效果。验证Pure Pursuit改进算法和PID控制算法能够精准使小车跟随所规划路径行走，并在上位机界面上能够实时显示小车位置。小车在避障系统中,不仅能够精准检测到静态和动态障碍物，还能对障碍物做出相应规避动作。 |
| 作者： | 尤杰 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 杨帆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉纺织大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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