基于Frenet坐标系的智能车辆多场景轨迹规划

轨迹规划是智能车辆行为决策模块的重要组成部分,也是车路协同技术的重要一环。Frenet坐标系相对于传统的笛卡尔坐标系,在车辆规划算法中具有明显优势。因此提出了一种基于Frenet坐标系的智能车辆多场景轨迹规划模型。首先在Frenet坐标系的基础上,根据车辆动力学模型解耦并构建横、纵向两个维度的轨迹规划集模型,然后根据各场景需求分别建立高速、低速、跟驰等多种场景的轨迹优化函数。最后通过仿真验证,证明该模型具有可实现性,并能高效准确地解决多种场景下的轨迹规划问题。     

基于Frenet坐标系的换道轨迹规划及跟踪验证

为解决高速公路环境下的车辆自动变道问题,采用Frenet坐标系下的五次多项式算法对不同工况设计规划轨迹,实现自动变道辅助。首先根据自车状态与周围车辆状态预计变道所需直线距离,并在一定范围内进行多次五次多项式轨迹规划,得到备选轨迹集。以加速度最小为优化目标,对备选轨迹集中的所有轨迹进行评价,得到最佳换道轨迹。使用CarSim进行车辆和道路建模,在Matlab/Simulink中进行轨迹规划,并使用动力学模型的模型预测控制进行轨迹跟踪,验证了换道辅助系统的有效性。     

基于前车轨迹预测的高速智能车运动规划

针对现有运动规划算法大多只考虑障碍车当前状态,本文中提出一种基于前车运动轨迹预测的高速车辆运动规划算法。首先,融合考虑驾驶意图与基于车辆运动模型的方法对前车轨迹进行预测;然后,采用贝塞尔曲线(Bezier)规划主车运动轨迹,结合避撞过程中与前车碰撞风险概率,高速避撞车辆速度变化特点以及车辆运动稳定性等因素建立目标函数,并考虑车辆动力学与运动学约束,使用序列二次规划(SQP)方法对Bezier曲线的控制点和主车运动目标点位置进行优化求解,得到最优避撞运动轨迹;最后,以前车直行和换道两种工况为例,对主车的避撞运动轨迹进行规划,分析不同工况下主车避撞过程中的运动状态变化以及与前车碰撞风险概率变化。结果表明,所提出的运动规划算法能够保证车辆的避撞安全性与运动稳定性。     

基于改进A*算法的智能车路径规划研究

针对智能车使用A*路径规划算法存在转折点和冗余点的问题,提出一种考虑智能车静态特性的改进A*路径规划算法。在已知静态环境信息的栅格地图上,考虑到智能车自身存在实际宽度,对障碍物进行膨胀扩展;其次根据路径上前后节点相对方向的改变提取必要的转折点,并依次连结前后转折点,若转折点连线不经过障碍物,删除连结转折点之间冗余的转折点;重复上述操作,直至所有冗余点被删除,保留关键转折点。仿真结果表明,该方法可以实现车辆安全无碰撞地到达目标终点。     

智能车经济性起步车速规划研究

智能车的车速决策影响燃油经济性。以起步阶段加速工况的燃油经济性为优化目标,建立了瞬态燃油消耗模型,并提出了基于该模型的经济性换挡规律制定方法;根据车辆纵向动力学方程,建立了基于前向欧拉离散方法的车速状态转移方程,以及确定相应的初末约束条件、边界条件;基于动态规划最优性原理,提出了智能车起步过程的经济性车速规划方法,建立了基于速度状态搜索策略;根据Matlab/Simulink和CarSim联合仿真,对比了典型驾驶员速度跟随模式的燃油消耗水平,结果表明,基于动态规划优化后的经济性车速及相应的挡位序列具有良好的节油特性,可为智能车经济驾驶的车速规划及挡位规划提供指导。     

基于LiDAR场景建模的智能车路径规划

针对智能车路径规划问题,研究了基于激光雷达(LiDAR)数据的智能车驾驶场景建模方法,采集待建模场景的三维激光雷达点云数据,通过点云分割处理,去除车辆行驶道路上的点云,然后将三维点云进行俯视投影,实现二维栅格地图建模;从搜索邻域和搜索方向2个方面对传统A*算法进行改进:根据当前节点附近障碍物的分布情况,自适应地选择4邻域或8邻域搜索策略,在此基础上研究了一种自适应搜索方向A*算法,所提出的算法将搜索方向缩小至3个,根据路径规划终点相对起点的方向,确定算法的搜索方向.仿真实验表明,相较于传统A*算法(4邻域搜索),所提出的算法在规划的路径长度方面降低了约15.5%,在计算时间上降低约38.2%;对比传统A*算法(8邻域搜索),所提出的算法在计算时间上降低约47.2%,在规划路径长度和计算时间上,所提出的算法明显优于传统算法.     

基于RGB-D SLAM的智能车自主避障与路径规划试验研究

针对GPS信号弱、导航数据缺失场景下自主移动车辆难以精准定位的问题,采用即时定位与地图构建(SLAM技术实现未知环境下无人小车地图构建与自主定位功能,采用动态A*算法实现了无人小车的避障与路径规划。分别进行了验证试验和未知环境下局部路径规划及全局路径规划试验,结果表明,提出的方案能有效地控制小车自主规划路径,避开障碍物到达目的地。     

基于障碍物衍生状态格的智能车避障轨迹规划

对智能汽车避障过程进行研究,提出衍生状态格的概念,并在此基础上确定避障轨迹规划算法。该算法结合避障车辆和障碍物的运动状态和位置信息,将复杂道路环境中期望避障轨迹的求取问题转换为避障车辆和状态格之间的轨迹规划问题。由相关算法生成的避障轨迹能针对性地考虑障碍物的状态并适用于多障碍物环境,提出状态格成本的概念,再采用Dijkstra搜索算法在多条可行避障轨迹中进行寻优。仿真结果表明,汽车在障碍规避过程中横摆角速度和侧向加速度值均符合稳定性要求,验证了该算法的可行性。最后通过CarSim/LabView硬件在环试验对该方法进行了进一步的验证,所得结论与仿真结果基本一致。     

基于运动约束的激光雷达与车体坐标系旋转参数标定

激光雷达是智能网联汽车环境感知的重要传感器,多坐标系空间标定是激光雷达精准环境感知的前提条件。针对激光雷达与车体坐标系空间同步面临传感器观测单一的问题,提出基于激光雷达与车辆的平面运动和直线运动约束2步标定方法。为构建运动约束,基于激光里程计获取激光雷达运动位姿信息,通过激光雷达运动轨迹信息和时域上多帧地面平面拟合信息进行平面行驶识别,在满足平面路况下构建平面运动约束标定,进而标定横滚角与俯仰角;基于俯仰角和横滚角对车辆轨迹进行修正,通过激光运动轨迹建立直线行驶判别模型判别车辆运动状态,在满足车辆直线行驶路况下构建直线运动约束,从而标定偏航角。最后,在智能驾驶试验车上开展了激光雷达与车辆坐标系标定的实车试验,通过实车采集的数据验证了提出的空间同步方法的可行性。试验结果表明：提出的激光雷达与车体坐标系标定方法优于基于标定物的方法,在原始数据上可以保证标定后的旋转误差降低至0.61,误差率降低约47.4%。在手动调整的扩充数据上标定后的旋转误差降至1.64,误差率降低约40.6%。相对于基于标定物的方法,其旋转误差均有降低且不需要借助特定的标定物与标定场,降低了对环境的依赖程度。同时通过消...     

基于SMPA的半挂车自动泊车运动规划方法研究

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法（sequential motion planning algorithm, SMPA）。首先,提出了基于二次规划策略和改进双向快速扩展随机树（bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm,Bi-RRT）的初始路径生成方法。然后,结合车辆非完整微分约束下的路径节点可行性判别方法研究,提出基于概率的目标偏向采样策略,提高了采样效率。最后,构建了面向车辆系统控制变量连续性的非线性最优化控制模型,解决泊车换向点的对接问题,提高了泊车轨迹平滑性。仿真结果表明,该方法在多障碍物场景中,规划时间相比Hybrid A~*和Bi-RRT分别降低了86.71%和21.44%,轨迹质量也更具优越性。     

基于智能车竞赛的应用型高校创新创业研究

通过分析应用型高校在开展创新创业项目过程中存在问题,以皖江工学院智能车实验室为例,从制度创新、团队建设和模式改革三个方面展开研究,经过实践证明,该校在双创实践项目取得较好的成果,学生的受益面和创新创业能力得到较大提高,为同类兄弟院校提供了宝贵的经验.     

智能车摄像头问题的研究

以智能车比赛中摄像头采集模块的应用问题为研究对象,介绍了在摄像头固定时需要注意的相对与车身的前后位置、安装高度和安装角度问题,以及摄像头成像后的简单距离计算和图像分区、起跑线和十字交叉线的识别.     

基于智能车路系统的交叉口主动交通安全技术研究

智能车路系统是通过交通信息资源在车载装置和交通基础设施之间的合理分配和平衡、车辆和道路设施的智能协同和配合来提高交通的安全性和工作效率的.从分析国内外智能交通的发展、对交通安全问题的关注和车载设备的增多等角度出发,认为智能车路系统是作为解决主动交通安全问题的一个有效途径,以解决交叉口"两难区"交通安全为出发点,给出了智能车路系统解决实际主动交通安全的实例.     

基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究

为使车辆在紧急情况下能够快速稳定地完成换道避障,本文中将车辆纵向控制和侧向控制结合在一起,综合考虑车辆在紧急制动转向避障的过程中由于路面附着条件的限制可能会造成车辆失稳问题,在上层进行避障规划过程中加入基于哈密顿能量函数的理想纵向力和侧向力分配,并搭建稳态预测动态校正驾驶员模型跟踪规划的期望路径。然后利用Matlab/Simulink搭建3自由度车辆动力学模型,并基于Carsim和Labview的硬件在环试验对理想纵向力和侧向力的分配进行验证,仿真结果表明,所计算的纵、侧向力分配规律能够在车辆紧急制动转向避障时,在较短的时间和纵向距离条件下行驶到相邻车道。最后通过实车试验进一步验证了所提出方法的有效性。     

基于模型预测控制的智能车轨迹跟踪控制研究

为了完成智能车的轨迹跟踪,提出一种基于模型预测控制的轨迹跟踪方法,利用将运动学模型这个非线性系统线性化的方案,来获得必须的线性时变系统,采取模型预测控制的三要素来设计控制器。并且基于MPC在控制过程中能增加多种约束的优点,建立基于车辆运动学模型的约束做轨迹跟踪仿真实验,最后,基于山东理工大学智能车平台上GPS提供的定位信息,在校园中采集路线并对前提规划好的的轨迹进行实车验证。实验结果表明:基于MPC算法所设计的控制器能快速且稳定地跟踪期望轨迹。     

基于分层信息数据库的智能车仿真环境感知方法研究

针对目前智能汽车仿真中应用最广的环境感知方法(建立数据库,动态更新提取信息)的不足,提出了一种分类、分层的数据结构定义与存储方法,使数据库不但能描述复杂的道路情况,而且修改容易;在此基础上,将碰撞检测算法引入信息动态提取过程中,实现分层的感知信息提取。在驾驶模拟器上进行的车道标线、交通标志感知试验的结果表明,本文中提出的方法能实时对环境信息进行全面可靠的检测,并给出真实传感器的检测误差。     

基于CAN总线的智能车灯设计

为引起行人对夜间行驶过程中汽车的注意,避免造成车灯晃眼而引发交通事故,提出了一种结合90C51单片机和汽车CAN总线的智能车灯控制系统,首先通过安装在汽车前端的激光雷达来检测前方是否有行人,并且可以通过连续接收的雷达间隔时间结合汽车车速判断行人的行走方向,以此决定车灯的变换。智能车灯设计系统关键在于可以通过自动检测使车灯自动变换,而不需要人为长时间手动控制车灯,进一步降低交通事故的发生率和减少驾驶疲劳,保证行车安全。     

基于飞思卡尔 智能车控制系统的设计

本设计以AT89S52为核心,硬件设计分为五个模块:电机驱动电源、伺服电机驱动电路、胡须导航、红外线导航、单片机最小系统.软件部分实现"日"字行驶轨迹功能,避开胡须,避开红外屏障.为了简化电路,降低车辆负载,采用程序设计方法,分别从高能量级向低能量级发送信号,控制发动机的方向和转速.本次系统设计具有结构简单、可靠性高的...