面向城市环境的无人驾驶车辆磁导航方法研究

《面向城市环境的无人驾驶车辆磁导航方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学硕士学位论文面向城市环境的无人驾驶车辆磁导航方法研究硕士研究生：朱刚学号：1120329094导师：杨明教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学ThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONMAGNETICGUIDANCEFORAUTONOMOUSVEHICLESINURBANENVIRONMENTCandidate：GangZhuStudentID:1120329094Super

2、visor：MingYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlTheoryandEngineeringSchoolofElectronicsandElectricAffiliation：EngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity2上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《面向城市环境的无人驾驶车辆磁导航方法研究》，是本人在导师的指导

3、下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日1上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后

4、适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日2上海交通大学硕士学位论文面向城市环境的无人驾驶车辆磁导航方法研究摘要磁导航技术由于其在可靠性方面的明显优势和广泛的应用场景而成为离实际应用最近的无人车技术。现有的一些演示应用项目都证明了磁导航方案的可行性。然而，在城市环境下，现有的磁导航方法在实现上遇到一些挑战，最主要的是城市环境下道路曲率较小，曲率突变较大，这使得磁传感器的无前瞻特性严重影响车辆的控制。现有的基于高精度磁钉坐标地图的方法可以解决这些问题，然而高精度磁钉坐标地图的建立过程非常繁琐，有时甚

5、至不得不通过工程测绘方法一一测量。本文针对城市环境下磁导航无人车的核心问题和现有方法的不足，对磁导航技术进行了系统而深入的研究。首先，现有磁钉定位方法对传感器信息的利用不足，而基于磁场模型曲线拟合的方法又是非线性优化问题，计算复杂。针对这两个问题，本文提出了利用伪高斯曲线拟合法来实现磁钉的横向定位，将基于磁场模型曲线拟合的非线性优化问题化为伪高斯曲线拟合的线性最小二乘问题，并从数学上证明了二者在很高的精度上是可以相互近似的。另外，给出的弧长切向角坐标系下任意曲率可积道路模型的一般表达式，也为局部道路模型的建立提供了一般的解决方案。其次，现有基于高精度磁钉坐标地图的方法其地图

6、生成过程比较复杂。针对这一问题，本文提出基于磁钉跟踪的曲率地图概念及其创建方法。和高精度磁钉坐标地图相比，曲率地图具有同等的前方道路描述作用，但其最大的优点是创建过程非常简单，手动驾驶车沿磁钉轨迹行驶一圈即可建立出来。最后，针对磁尺前瞻小，不利于车辆控制的问题，提出了基于曲I上海交通大学硕士学位论文率地图的磁导航预瞄控制方法。该方法利用任意曲率可积道路模型的一般表达式来融合磁钉跟踪结果信息和曲率地图信息，得到对传感器噪声和曲率地图误差鲁邦的前方道路信息，实现了磁导航无人车的预瞄控制。本文各个章节的实验部分都用实车实验数据验证了所提方法的有效性。实际中，本文所提出的基于曲率地

7、图的磁导航方法取得了可以和基于高精度磁钉坐标方法相媲美的效果，却具有地图建立过程简单化，自动化的优点。关键字：无人车、磁导航、前瞻、曲率地图II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONMAGNETICGUIDANCEFORAUTONOMOUSVEHICLESINURBANENVIRONMENTABSTRACTHavingtheobviousadvantagesinreliability,magneticnavigationtechnologyhasbroadapplicationscenariosandhasb