無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞方法研究.pdf

1、無(wú)人駕駛車(chē)輛是一種輪式移動(dòng)機(jī)器人，其技術(shù)涉及認(rèn)知科學(xué)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)與車(chē)輛工程等交叉學(xué)科，是驗(yàn)證各種新興技術(shù)的最佳實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也是當(dāng)今前沿科技的重要發(fā)展方向。它既包括理論方法與關(guān)鍵技術(shù)的突破，也涉及到大量的工程與試驗(yàn)問(wèn)題。
　　在無(wú)人駕駛車(chē)輛的單元技術(shù)中，室外復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞一直是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)無(wú)人駕駛車(chē)輛在室外復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞所遇到的問(wèn)題以及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)了

2、一種無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物避撞系統(tǒng)，對(duì)其中檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞方法進(jìn)行了深入研究，介紹了在工程應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)測(cè)試中具體的一些技術(shù)手段。具體的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1)對(duì)無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物避撞系統(tǒng)的相關(guān)概念和國(guó)內(nèi)外研究成果進(jìn)行了分析，了解無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞的基本流程和基本方法。
　　2)介紹了“智能先鋒”號(hào)無(wú)人駕駛車(chē)輛的系統(tǒng)架構(gòu)和基本方法，分析了室外復(fù)雜環(huán)境下無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)、預(yù)測(cè)和避撞過(guò)程

3、中的關(guān)鍵性問(wèn)題，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，并設(shè)計(jì)了“智能先鋒”號(hào)無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物避撞系統(tǒng)。
　　3)研究了無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)方法。采用四線(xiàn)激光雷達(dá)Ibeo和三維激光雷達(dá)Velodyne作為運(yùn)動(dòng)障礙物的檢測(cè)傳感器，分別對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，最后融合兩者數(shù)據(jù)得到障礙物運(yùn)動(dòng)信息，該方法既能滿(mǎn)足無(wú)人駕駛車(chē)輛對(duì)運(yùn)動(dòng)障礙物檢測(cè)準(zhǔn)確性的要求，又能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求。
　　4)研究了無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物碰撞預(yù)測(cè)及表示方法。提

4、出一種新的障礙物占用柵格圖——時(shí)空障礙物柵格圖，它不僅能表示靜態(tài)障礙物的占用信息，還能將無(wú)人駕駛車(chē)輛在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)與運(yùn)動(dòng)障礙物之間的預(yù)測(cè)碰撞信息表示出來(lái)。采用不同的模型來(lái)預(yù)測(cè)不同場(chǎng)景下無(wú)人駕駛車(chē)輛與運(yùn)動(dòng)障礙物之間的碰撞關(guān)系，并介紹了時(shí)空障礙物柵格圖的直接生成方法和優(yōu)化生成方法。它能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)障礙物的避撞與靜態(tài)障礙物避撞統(tǒng)一起來(lái)，簡(jiǎn)化避撞過(guò)程的算法復(fù)雜性。
　　5)研究了無(wú)人駕駛車(chē)輛運(yùn)動(dòng)障礙物避撞方法。提出一種可搜索連續(xù)鄰域的改進(jìn)A

5、*算法，對(duì)柵格進(jìn)行線(xiàn)性插值，將傳統(tǒng)A*算法的可搜索鄰域從離散的8個(gè)增加為無(wú)限個(gè)，搜索方向也變?yōu)檫B續(xù)的任意方向，能夠解決傳統(tǒng)A*算法在柵格圖中求解出的最短路徑并非最優(yōu)的問(wèn)題。然后介紹了一種基于這種改進(jìn)A*算法的無(wú)人駕駛車(chē)輛動(dòng)靜態(tài)障礙物避撞方法，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛車(chē)輛在動(dòng)態(tài)環(huán)境中安全、智能的自主駕駛。
　　“智能先鋒”號(hào)無(wú)人駕駛車(chē)輛平臺(tái)應(yīng)用了以上研究?jī)?nèi)容，對(duì)其進(jìn)行了實(shí)車(chē)測(cè)試并參加了由國(guó)家自然科學(xué)基金委舉辦的“智能車(chē)未來(lái)挑戰(zhàn)賽”，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)