無人駕駛車輛運動障礙物檢測、預測和避撞方法研究.pdf

1、無人駕駛車輛是一種輪式移動機器人，其技術涉及認知科學、人工智能、機器人技術與車輛工程等交叉學科，是驗證各種新興技術的最佳實驗平臺，也是當今前沿科技的重要發(fā)展方向。它既包括理論方法與關鍵技術的突破，也涉及到大量的工程與試驗問題。
　　在無人駕駛車輛的單元技術中，室外復雜環(huán)境下的運動障礙物檢測、預測和避撞一直是研究的重點和難點。針對無人駕駛車輛在室外復雜環(huán)境中進行運動障礙物檢測、預測和避撞所遇到的問題以及系統(tǒng)的總體設計要求，本文設計了

2、一種無人駕駛車輛運動障礙物避撞系統(tǒng)，對其中檢測、預測和避撞方法進行了深入研究，介紹了在工程應用和實驗測試中具體的一些技術手段。具體的研究內容包括以下幾個方面:
　　1)對無人駕駛車輛運動障礙物避撞系統(tǒng)的相關概念和國內外研究成果進行了分析，了解無人駕駛車輛運動障礙物檢測、預測和避撞的基本流程和基本方法。
　　2)介紹了“智能先鋒”號無人駕駛車輛的系統(tǒng)架構和基本方法，分析了室外復雜環(huán)境下無人駕駛車輛運動障礙物檢測、預測和避撞過程

3、中的關鍵性問題，提出了系統(tǒng)的總體設計要求，并設計了“智能先鋒”號無人駕駛車輛運動障礙物避撞系統(tǒng)。
　　3)研究了無人駕駛車輛運動障礙物檢測方法。采用四線激光雷達Ibeo和三維激光雷達Velodyne作為運動障礙物的檢測傳感器，分別對其數(shù)據(jù)進行一系列處理，最后融合兩者數(shù)據(jù)得到障礙物運動信息，該方法既能滿足無人駕駛車輛對運動障礙物檢測準確性的要求，又能滿足實時性的要求。
　　4)研究了無人駕駛車輛運動障礙物碰撞預測及表示方法。提

4、出一種新的障礙物占用柵格圖——時空障礙物柵格圖，它不僅能表示靜態(tài)障礙物的占用信息，還能將無人駕駛車輛在未來一段時間內與運動障礙物之間的預測碰撞信息表示出來。采用不同的模型來預測不同場景下無人駕駛車輛與運動障礙物之間的碰撞關系，并介紹了時空障礙物柵格圖的直接生成方法和優(yōu)化生成方法。它能夠將運動障礙物的避撞與靜態(tài)障礙物避撞統(tǒng)一起來，簡化避撞過程的算法復雜性。
　　5)研究了無人駕駛車輛運動障礙物避撞方法。提出一種可搜索連續(xù)鄰域的改進A

5、*算法，對柵格進行線性插值，將傳統(tǒng)A*算法的可搜索鄰域從離散的8個增加為無限個，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)的問題。然后介紹了一種基于這種改進A*算法的無人駕駛車輛動靜態(tài)障礙物避撞方法，實現(xiàn)無人駕駛車輛在動態(tài)環(huán)境中安全、智能的自主駕駛。
　　“智能先鋒”號無人駕駛車輛平臺應用了以上研究內容，對其進行了實車測試并參加了由國家自然科學基金委舉辦的“智能車未來挑戰(zhàn)賽”，實驗結果和優(yōu)