检索结果-内蒙古大学图书馆

工程设计学报 2019年第2期26卷 182-189页

作者：李磊肖世德李兴坤董庆丰西南交通大学机械工程学院四川成都610031

车辆定位导航系统实时、准确获取车辆位置对实现智能驾驶具有重要意义。针对传统定位导航系统存在的精度低、成本高、鲁棒性差等问题,基于GPS/INS(global positioning system/inertial navigation system,全球定位系统/惯性导航系统)、... 详细信息

车辆定位导航系统实时、准确获取车辆位置对实现智能驾驶具有重要意义。针对传统定位导航系统存在的精度低、成本高、鲁棒性差等问题,基于GPS/INS(global positioning system/inertial navigation system,全球定位系统/惯性导航系统)、机器视觉和超声波雷达技术,设计了一种多传感器融合的智能车定位导航系统,旨在实现智能车在简单、结构化道路环境下的自动驾驶。利用GPS/INS技术实现智能车地理坐标获取,利用机器视觉技术实现智能车前方车道线检测,利用超声波雷达技术实现道路边沿检测,并对地理坐标、车道线和道路边沿数据进行深度融合,实现车道级定位导航。最后,进行了智能车定位导航现场测试,结果表明该系统满足车道级定位导航性能要求。研究结果表明,在简单、结构化道路环境下,多传感器融合的智能车定位导航系统结构简单,实际运行状况良好,可极大提高定位导航精度。

关键词：定位导航系统智能车多传感器融合车道线检测道路边沿检测

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无人驾驶汽车车道级定位导航系统关键技术研究

无人驾驶汽车车道级定位导航系统关键技术研究

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作者：何科吉林大学

学位级别：博士

定位导航系统作为智能交通系统及无人驾驶汽车的一个核心组成部分,广泛应用于结构化道路场景。定位导航系统的关键技术包括用以确定车辆位姿的定位,用以确定车辆在地图中相对位置的地图匹配,用以确定从起点到终点行驶路径的路径规划三... 详细信息

定位导航系统作为智能交通系统及无人驾驶汽车的一个核心组成部分,广泛应用于结构化道路场景。定位导航系统的关键技术包括用以确定车辆位姿的定位,用以确定车辆在地图中相对位置的地图匹配,用以确定从起点到终点行驶路径的路径规划三部分。当定位导航系统达到车道级别,它可以为无人驾驶汽车提供车道级别的定位和导航路径,进而为无人驾驶汽车提供更精细的引导,提高无人驾驶的安全性和行驶效率。无人驾驶汽车的大规模发展和应用对车道级定位导航系统提出了兼顾精度、稳定性、成本及效率的要求,然而,随着结构化道路环境的复杂化,为了满足这些要求,目前面向车道级定位导航系统关键技术的研究仍存在一些待解决的问题。在定位方面,结构化道路环境常存在GNSS信号遮挡的情况,影响GNSS/INS组合导航的定位精度。现有低成本融合定位在利用摄像头识别的车道线信息和轮式里程计提高GNSS/INS组合导航精度时,缺乏对多种工况的适应性和定位稳定性,且定位精度提升有限。在地图匹配方面,隐马尔可夫作为一种常用地图匹配算法,如何同时提高其在交错复杂的结构化道路环境中的匹配精度和匹配效率存在挑战。在路径规划方面,随着结构化道路路网规模的不断增大,如何有效提高现有路径规划方法应用于车道层路经搜索时的规划效率是亟需解决的问题。本文针对上述问题,从提高低成本定位及地图匹配算法的精度,稳定性和可靠性,以及提高传统搜索算法应用于车道级路径规划时的规划效率的角度出发,展开以下工作:1.建立基于摄像头和车道线的增强定位系统,在全球导航卫星系统(GNSS)、惯性测量单元(IMU)组合导航定位基础上,融合摄像头与轻量化车道级地图,在换道等工况下提高车辆的整体定位精度和稳定性。首先结合设计的换道识别方法提出自适应多指标加权评价地图匹配算法,进一步设计车道左右边界点确定方法;然后,在准确匹配到车道和其边界点的基础上,提出一种基于摄像头的双边界线侧向定位方法,提高车辆相对车道的侧向定位精度和稳定性以及对较大误差的抗干扰能力,并设计一种过渡平滑算法保证定位轨迹的光滑和连续,以满足无人驾驶下游规划控制层的需要。最后开展实车实验验证定位算法的精度,稳定性和连续性。2.建立基于深度学习的轮式里程计误差预测模型,在各种工况下稳定准确的预测轮式里程计误差。具体来说设计一种基于Transformer神经网络的轮式里程计误差预测模型,以学习轮式里程计测量的不确定性,进而准确预测里程计误差。在模型中考虑行驶工况特征,具体包括描述道路类型、道路状况和车辆驾驶操作的特征,并对考虑和不考虑行驶工况特征的模型进行比较和分析。在公共数据集上验证模型在多种工况下的预测精度、稳定性和可靠性,同时将数据集上训练的模型迁移到实车上进行测试以验证模型的泛化能力以及该模型对轮式里程计定位性能的提升。3.提出一种改进的基于隐马尔可夫模型(HMM)的车道级在线地图匹配算法。通过多指标加权地图匹配算法弥补HMM初始匹配的延迟性,提出道路到车道的映射式分层搜索算法提高匹配效率,提出道路路口状态切换机制辨识出不同状态,进而提出差异化的概率模型提高匹配准确率,采用可变滑动窗口的维特比算法保证匹配的实时性。之后建立融合GNSS、IMU、轮式里程计、摄像头及地图的鲁棒低成本的融合定位系统。通过仿真和实车实验验证改进HMM算法的匹配精度和效率,通过实车实验验证融合定位系统的精度,稳定性及可靠性。最后,在仿真平台上搭建无人驾驶系统的地图引擎、决策、规划与控制模块,将定位系统与它们联合仿真,验证定位系统支撑无人驾驶其他子模块运行的有效性。4.提出一种基于多层路网模型的车道级路径规划算法,提高图搜索算法应用于车道级路径规划时的效率及算法对多种路网结构的适应性。首先,建立能够适应复杂路网结构表达的多层路网模型,具体来说设计五个子层来细化道路和路口区域的内部结构,使得模型能够表达路网结构的多种变化。然后在该路网模型基础上设计能够满足交通规则、车辆特性、优化目标且能提高图搜索算法效率的车道级规划算法:首先提出一种多层路径规划算法,用于道路层、车道组层、车道段层和车道层的分层规划,以减少搜索空间,提高规划效率。然后在车道层提出一种考虑交通规则、车辆特性和优化目标的最优车道确定算法,以在满足交通规则和车辆特性的同时,能在不同结构的道路(包括车道数不变或可变的道路)上找到最优车道。最后在仿真路网和真实路网上验证算法的有效性。

关键词：结构化道路无人驾驶汽车定位导航系统车道级定位地图匹配全局路径规划

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基于ARM和GPS的手持定位导航系统的研究与实现

基于ARM和GPS的手持定位导航系统的研究与实现

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作者：赵琛北京交通大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的不断发展,嵌入式系统以其功能强大、可靠性高、体积小、功耗低等诸多优点,适应了社会信息化、网络化、智能化的发展需求,比一般的通用PC系统具备更大的优越性,在各行业领域内获得了广泛的应用。GPS定位导航技术与计算... 详细信息

随着计算机技术的不断发展,嵌入式系统以其功能强大、可靠性高、体积小、功耗低等诸多优点,适应了社会信息化、网络化、智能化的发展需求,比一般的通用PC系统具备更大的优越性,在各行业领域内获得了广泛的应用。GPS定位导航技术与计算机技术的融合在近几年来现代信息通信领域内发展迅速。目前,GPS定位导航技术主要应用于大地测量与车辆定位领域,个人应用方面相对较欠缺。因此,发展应用于个人的手持GPS定位导航系统拥有广泛的市场空间。鉴于这种情况,本文设计开发了一款基于ARM处理器与GPS接收模块的手持定位导航系统,系统通过采用功能强大、成本低廉的嵌入式Linux操作系统,充分发挥ARM处理器的高性能低功耗特点,提升了系统特性。论文的主要内容: 1.分析了GPS定位导航技术的发展现状和基本原理,研究了如何实现基于ARM处理器定位导航系统的设计方案。在此基础上,建立了满足手持定位导航系统功能需求的软、硬件平台,包括硬件平台中各模块的组成与连接,以及软件平台中系统启动代码、操作系统的移植,文件系统的制作。 2.设计实现了GPS模块与ARM处理器的通信功能、电子地图的显示功能、人机交互的控制功能。各功能模块在设计中包括了接口和外设的驱动程序,以及应用程序两部分。通信功能模块中,GPS模块实时接收GPS定位卫星数据,并通过RS-232接口向处理器传输数据;电子地图显示以及人机交互的功能模块中,使用MiniGUI图形用户界面支持系统,实现了在LCD触摸屏上显示电子地图以及基本定位导航控制等人机交互的功能。 3.测试了系统各模块的功能,给出了系统的实现结果,根据测试结果分析了系统设计中的不足,并提出了对系统未来改进目标的设想。

关键词：定位导航系统 ARM GPS Linux

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军用机动装备定位导航系统的研究

军用机动装备定位导航系统的研究

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作者：张超华中科技大学

学位级别：硕士

我国在卫星定位导航方面,目前主要是利用美国的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。由于GPS 的全球性、全天候、高精度、实时等性能,GPS技术在军用和民用的各个领域得到了不断扩大和深入发展。军用机动装备定位导航系统是一... 详细信息

我国在卫星定位导航方面,目前主要是利用美国的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。由于GPS 的全球性、全天候、高精度、实时等性能,GPS技术在军用和民用的各个领域得到了不断扩大和深入发展。军用机动装备定位导航系统是一个自主式定位导航系统,该系统利用全球定位系统实现了对装备所在位置进行定位的功能,同时与地理信息系统(Geography Information System,GIS)相结合,配合战场电子地图以及主要军用电子地图,实时地为驾驶者提供行车导航信息。本文首先介绍了GPS定位导航的基本工作原理、误差来源与分析,分析了各种定位方式的优缺点,研究了现有的GPS接收机和常用接收机输出语言。其次简述了通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)的基础知识,研究了USB协议以及Windows USB驱动程序接口。然后分析了电子地图的相关知识,以及在地图匹配时坐标转换方法。最后,在上述基础上,提出和设计了一套军用定位导航系统的硬件和软件实施方案,并进行了整个系统各部分的实现。在设计中,完成了USB接口电路的设计,满足了即插即用的需求; 实现了GPS定位数据的接收和处理; 实现了GPS坐标向实际地图坐标的转换简化算法。

关键词：定位导航系统全球定位系统通用串行总线地理信息系统电子地图

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数字化部队定位导航系统的仿真

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火力与指挥控制 2008年第9期33卷 1-3页

作者：李增路李文伟李广运李真中国兵器工业系统总体部北京100089

对数字化部队定位导航系统的仿真进行了简单的介绍,包括车辆运动轨迹的仿真、定位导航报警系统的仿真、定位信息分发过程的仿真,研究了减少战术互联网通信量的方法,包括打包分发、采用DR算法、采用压缩技术等。

关键词：定位导航系统 DR算法仿真

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基于ROS-Web交互的无人船定位导航系统设计与实现

基于ROS-Web交互的无人船定位导航系统设计与实现

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作者：吴应为哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)具有降低运载系统风险的潜力,被广泛用于民用和军用的各种领域,如:军事侦察、海上巡逻、水深测量、环境监测和海洋学研究等。随着计算、传感和驱动系统的进步,很多水面作业的任务可以由无人船精确... 详细信息

无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)具有降低运载系统风险的潜力,被广泛用于民用和军用的各种领域,如:军事侦察、海上巡逻、水深测量、环境监测和海洋学研究等。随着计算、传感和驱动系统的进步,很多水面作业的任务可以由无人船精确完成,因此成为世界各地科研者致力研究的热门领域。无人船目前正面临着智能作业、控制稳定性和开发成本等技术挑战,而精确的定位导航是无人船执行各种任务的关键条件,传统的无人船系统难以满足复杂水域环境下实时精确行为控制策略,这给无人船应用的开发带来了巨大挑战。本文以自主研发的无人船为研究对象,针对内陆水面环境定位导航的研究,设计了基于ROS-Web交互的无人船定位导航系统,该系统具有可自由更换各部分功能模块、交互模式易于后期拓展等优点,并且能够在定位导航算法下实现精准的定点巡航。为了验证系统的可靠性,本文根据需求搭建了无人船系统平台。在进行船载运动控制系统设计时,以STM32开发板和树莓派为核心的框架作为硬件平台,以机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)作为框架搭建软件平台,以电机驱动板和双推进电机驱动船体航行,采用PID电机调速算法对无人船速度和航向进行控制,使用多传感器实现数据的采集处理,根据运动状态的实时检测做出一定的反应。设计完成后对系统进行了测试,确保了实验平台的航行稳定性。定位导航方面,为了解决船用里程计信息不准、计程仪适用性不足等问题,利用状态误差卡尔曼滤波算法将惯性传感器(Inertial Measurement Unit,IMU)和卫星定位的数据融合实现无人船的绝对定位,以ROS的可视化工具以及Web页面作为显示与控制界面,提出利用卫星地图匹配算法建立无人船的导航地图,然后利用最短航迹控制的导引法路径规划和避障策略,在无需建立栅格地图的条件下发挥了路径规划算法的优势,从而实现无人船在实时交互下的自主导航。最后,本文在静水河流利用搭建的无人船平台进行现场实验,将所设计的定位导航算法应用到研究对象上,在无人船航迹控制满足稳定性需求的条件下,进行了障碍物下的定点巡航实验,并对数据进行处理分析,验证了该系统在可用性和稳定性方面的性能,实验结果表明所设计的无人船定位导航系统具有一定的实际应用意义。

关键词：无人船机器人操作系统多传感器定位导航系统运动控制

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移动机器人无线网络定位导航系统的开发

移动机器人无线网络定位导航系统的开发

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作者：叶重中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着科学技术的进步和无线网络的发展，无线传感器网络以其无需布线，组网容易以及拓展方便，越来越受到人们的重视。基于无线传感器网络的定位导航技术也成为部分开发人员的焦点所在。人们已经开发出了井下矿工救援系统、小区仓库停车... 详细信息

随着科学技术的进步和无线网络的发展，无线传感器网络以其无需布线，组网容易以及拓展方便，越来越受到人们的重视。基于无线传感器网络的定位导航技术也成为部分开发人员的焦点所在。人们已经开发出了井下矿工救援系统、小区仓库停车系统、机场大厅导航系统和图书馆书籍跟踪系统等智能定位导航系统。这些系统均存在移动目标、物体或者终端，需要实时的反馈其空间位置坐标信息，并指导其下一步的具体动作。目前这些定位导航系统的实现，存在成本上较高、响应时间较长、交互不够智能化、定位精度不够高等不利因素。本论文正是基于这样的原因，设计并开发出了一套低成本的移动机器人定位导航系统，该系统是基于无线传感器网络的系统。\n ZigBee技术是一种短距离的无线数据通信技术之一，它基于IEEE802.15.4标准，具有较低的功率消耗、较短的时间延迟以及较低的数据传输速率等特点。随着ZigBee技术的越来越普及化，在智能化家庭居住、医院病房护理、汽车控制自动化等方面的应用均取得了良好的效果。因而基于ZigBee相关技术的定位以及导航问题受到人们的日益关注。\n 本论文研究了基于ZigBee无线网络的定位以及导航技术，详细的介绍了ZigBee技术的相关特点、网络设备的构成以及网络的拓扑结构，同时也介绍了德州仪器公司开发出的针对ZigBee网络的协议栈软件，包括软件的概述、软件的总体框架和软件的流程。利用前述协议开发出了移动机器人定位和导航系统，硬件方面，移动机器人的控制芯片选用ATMEL公司的Mega16单片机，无线传感器网络的三种节点设备主要选用TI的CC2430/CC2431无线芯片。机器人采用直流电机驱动其行走，通过L298N芯片来控制直流电机的转向，而通过产生PWM波来控制直流电机的转速。并开发了一套上位机监测和控制软件，该软件基于QT4平台开发，具有跨操作系统运行平台特性，可移植性强。\n 本论文最后对定位导航系统分别进行了定位测试和导航测试。测试结果表明：该系统达到了最初设计的要求，实现了基本的定位和导航，同时该系统是一个成本较低、易于实现的系统。最后针对本系统的不足之处，提出了具体的解决思路和可行的解决方法。

关键词：移动机器人定位导航系统无线传感器网络无线数据通信

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基于实时路况信息的GPS定位导航系统开发

基于实时路况信息的GPS定位导航系统开发

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作者：李楠厦门大学

学位级别：硕士

GPS电子导航系统是用来确定用户当前位置以及路线的寻优。但是实际接收到的GPS信息存在误差，如果直接使用信息定位得到的结果精度不高，这会影响到系统定位和导航的准确性。\n 普通的GPS定位导航系统在寻优路线时，获得的路径只是... 详细信息

GPS电子导航系统是用来确定用户当前位置以及路线的寻优。但是实际接收到的GPS信息存在误差，如果直接使用信息定位得到的结果精度不高，这会影响到系统定位和导航的准确性。\n 普通的GPS定位导航系统在寻优路线时，获得的路径只是两点间的最短距离，没有考虑到实际的交通路况，而本论文在寻优路线时考虑加入实时交通路况信息，不仅能够寻求此刻交通路况下的最优路径，还能通过时时更新以保证选择的路径一直是最优的。虽然国内近年来GPS导航发展很快，但是在加入实时交通路况信息，依靠此信息来做出导航的系统还很少，此功能如果能够完善，将很大程序上缓解城市交通的压力，也能降低堵车的概率，让城市中每一条道路都能发挥作用。所以本设计利用改进后的定位算法处理GPS信息以及基于实时交通路况信息来导航是很有意义的。本论文设计的GPS导航定位系统是基于ARM开发板与Linux系统，通过改进GPS定位导航时所用的算法，采用不同的匹配方法，这样获得的位置比普通的直接定位算法要准确，特别是当用户驾车的时候，在道路上定位时基本不会产生错误。\n 本课题开发的GPS导航系统主要包括GPS模块、在线模式与离线模式选择模块、位置与路径显示模块等，主要完成了如下工作：\n 1．根据系统的总体设计需求，硬件平台选择了ARM9，操作系统选择了嵌入式Linux，图形界面的编写使用的是MiniGUI。\n 2．搭建Linux开发环境，移植引导装载程序、内核以及制作了系统运行必须的根文件系统。\n 3．搭建MiniGUI的开发环境，设计MiniGUI应用程序总体结构。应用程序主要包括主窗口、GPS读取处理、地图显示等部分。主窗口起总体控制作用，它利用从GPS模块得到的消息来控制其它模块。\n 4．通过电子地图上的节点和连接节点的弧段来制作带有属性的表格，在寻路的时候可以方便的获得所要经过路径的上的各种属性，通过修改车辆在直线和拐弯处所在道路的定位匹配算法，提高了匹配的准确度和速度。\n 5．编写串口的驱动程序，通过串口引入实时的交通路况信息，在寻优路线的时候考虑到实时的交通路况信息，修改了离线模式的寻优路线的算法，然后通过不停的更新当前的交通路况信息来保证所选的路线一直是最优的。\n 6．地图显示模块，把标有用户当前位置以及最优路线的电子地图显示在触摸屏上，还可以根据用户位置显示地图。

关键词：实时路况信息 GPS 定位导航系统寻优路线

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定位导航系统中地图漫游的关键技术和算法优化

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漳州师范学院学报（自然科学版） 2004年第1期17卷 27-31页

作者：蔡志明刘大茂福州大学信息与通信工程系福建福州350002

在导航系统中,地图漫游是该系统的关键技术.本文对系统中地图的定位及漫游做了较为详细的分析,并从最优速度考虑,提出了算法的改进策略.

关键词：定位导航系统地图漫游目标图动态交换算法

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定位导航系统中地图漫游的设计与算法实现

引用

福建电脑 2004年第1期20卷 64-65页

作者：蔡志明福州大学信息与通信工程系福建福州350002

地图漫游是定位导航系统的关键技术,本文根据运动的相对性理论提出了基于相对位置的地图漫游设计和算法。

关键词：定位导航系统地图漫游设计算法 GPS 全球定位系统船舶

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