區(qū)域交通環(huán)境下的智能車全自主導航方法研究.pdf

1、智能車技術(shù)作為解決城市交通安全、效率等問題的有效手段備受關(guān)注。本文主要研究了區(qū)域交通環(huán)境下的智能車全自主導航方法。研究內(nèi)容主要由四個部分組成：系統(tǒng)方案設(shè)計、道路邊界檢測、路段環(huán)境下的導航、路口環(huán)境下的導航：
　　（1）系統(tǒng)方案設(shè)計部分，對導航環(huán)境的特征進行了分析，將導航環(huán)境劃分為路段環(huán)境和路口環(huán)境，針對區(qū)域交通環(huán)境較為復雜導致導航困難的問題，給出智能車系統(tǒng)的傳感器配置方案，提出了不同道路環(huán)境下采用不同導航技術(shù)的方法。路段環(huán)境下，使

2、用激光雷達和視覺獲取車輛在道路中的可通行區(qū)域；路口環(huán)境下，利用多傳感器融合、基于可通行區(qū)域的思想進行局部路徑規(guī)劃。系統(tǒng)的傳感器配置必須符合導航需求：使用車頂俯視激光雷達檢測道路邊界，使用攝像頭檢測行車線；使用車頭水平激光雷達檢測前方障礙物；使用GPS獲取全局定位信息；使用編碼器和里程記進行航位推算。
　?。?）道路邊界檢測部分，針對現(xiàn)有的道路邊界檢測方法不能同時適用于多種路況的問題，提出了一種基于激光雷達的道路邊界檢測方法，解決了

3、適應性單一的問題，該方法能有效地適用于結(jié)構(gòu)化道路和非結(jié)構(gòu)化道路。根據(jù)結(jié)構(gòu)化道路和非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境的特征，以及激光雷達數(shù)據(jù)的分布特點，對激光雷達的數(shù)據(jù)進行預處理和聚類。根據(jù)道路環(huán)境的特點自適應地采用不同的參數(shù)，對激光雷達掃描點進行線性擬合，進而根據(jù)合理的準則對擬合結(jié)果進行篩選。通過將擬合結(jié)果與典型的道路基本模型進行匹配獲取道路的邊沿點。最后，使用最近鄰域濾波器對道路邊界點進行跟蹤和實時平滑。實驗結(jié)果表明，該方法有效地提高了道路檢測的正確率

4、和速度。
　?。?）路段環(huán)境下的導航部分，針對復雜、惡劣的路段環(huán)境會導致導航失敗的問題，提出了一種基于道路可通行區(qū)域的導航方法。該方法采用Vector Field Histogram+(VFH+)進行車輛的局部路徑規(guī)劃，通過融合車道線信息、道路邊界信息和障礙物信息生成一系列虛擬障礙物以縮小車輛的可通行區(qū)域，并根據(jù)代價函數(shù)最小的原則選取目標通行方向。該方法有效地解決了惡劣環(huán)境中使用單一道路檢測方法導致的導航失敗問題。實驗結(jié)果表明，該

5、方法具有很好的實時性、穩(wěn)定性和可靠性。最后，提出了一種適用于避障和超車的方法，利用雙圓弧進行路徑規(guī)劃。
　?。?）路口環(huán)境下的導航部分，針對路口環(huán)境中缺少足夠的道路面信息輔助車輛定位和導航的問題，提出了一種基于可通行區(qū)域的路口導航方法。利用全局定位信息進行臨近路口判斷，進而利用視覺檢測停車線或斑馬線建立局部坐標系，實現(xiàn)車輛的路口局部初始定位，并采用航位推算的方法實現(xiàn)后續(xù)的局部定位。根據(jù)有限的路口環(huán)境信息、結(jié)合路口模型的幾何結(jié)構(gòu)特征