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基于协同无人机俯视图的无人车路径规划技术研究
| 论文题名： | 基于协同无人机俯视图的无人车路径规划技术研究 |
| 关键词： | 无人车;协同无人机俯视图;图像拼接;图像分割;路径规划 |
| 摘要： | 基于环境感知和路径规划系统的帮助，无人车可以代替人们在特殊环境下完成环境探索、物体搬运和安全检测等繁重或危险的任务。目前无人车使用的环境感知系统存在障碍物遮挡、可探测区域受限等问题，使用的路径规划算法存在路径与障碍物贴合严重等问题。针对这些问题，本文研究了基于协同无人机俯视图的无人车路径规划算法。 1、研究了协同无人机俯视图的图像拼接和图像分割算法。首先使用无人机为无人车拍摄环境俯视图，经过图像拼接算法生成全景环境地图，再使用图像分割算法提取全景环境地图中的可行域和不可行域，并根据不可行域和预设的禁行区域为环境地图加载障碍物。解决了环境感知系统中存在的障碍物遮挡问题和路径规划中存在的穿越禁行区域的问题。 2、研究了适用于无人车的图像细化和全局路径规划融合算法，改进了路径优化算法。首先使用栅格法初步建立环境地图，再使用图像细化算法细化环境地图中的可行域，最后根据细化后的可行域为无人车规划全局路径。解决了全局路径与障碍物严重贴合的问题和路径转折点过多的问题。 3、研究了适用于无人车的实时局部路径规划算法，设计了全局路径规划算法和局部路径规划算法的调度方法，改进了人工势场算法。首先根据转折点将规划好的全局路径分段，然后针对每一段使用改进的人工势场算法规划局部路径，引导无人车向目标点运动。解决了人工势场法会陷入局部极小值和U型障碍物的问题。 4、在Ubuntu18.04系统中使用Qt5.13应用程序开发框架搭建了系统仿真实验平台。针对本文提出和改进的算法设计了对应的试验，并在系统仿真实验平台中进行了测试和验证，给出了试验结果和数据。在真实场景中验证了本文提出和改进的算法的有效性和实用性。 实验结果表明：(1)本文提出的基于协同无人机俯视图的环境感知系统可以感知到被障碍物遮挡的其他障碍物；(2)本文提出的基于细化栅格地图的全局路径规划算法可以规划出远离障碍物的安全路径；(3)本文对人工势场法的改进可以使算法逃离局部震荡点和U型障碍物。 |
| 作者： | 陈旭 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李志俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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