智能网联车辆节能自适应巡航控制研究 被引量：1

1

作者 边有钢 何庆 +2 位作者 李崇康 金馨 秦洪懋 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期187-197,共11页

现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标,而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性,研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法:首先以轨迹跟踪为目标,设计了具有... 现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标,而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性,研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法:首先以轨迹跟踪为目标,设计了具有时变反馈增益的状态反馈控制律;其次,以反馈增益为优化变量,以整个预测时域内各采样时刻自身车辆单位位移燃油消耗量的累加为代价函数,基于经济模型预测控制方法设计了节能控制算法,并通过构建共同Lyapunov函数,给出了保证跟踪误差以指数速度收敛的反馈增益选取范围;最后,通过数值仿真验证了控制器设计的有效性,定量展示了本文所提出的方法在降低燃油消耗量方面的有效性. 展开更多

关键词 自适应巡航控制 燃油经济性 智能网联汽车 经济模型预测控制

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基于学习型模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制

2

作者 秦洪懋 江曙 +3 位作者 张田田 谢和平 边有钢 李洋 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1804-1815,共12页

路径跟踪控制是智能车辆的一项关键技术。然而,现有车辆跟踪控制方法多依赖于较为精确的车辆控制模型,而实际的车辆控制系统多存在建模误差、参数摄动以及外部扰动等,显著影响路径跟踪控制精度。本文针对性地提出一种考虑车辆未建模动... 路径跟踪控制是智能车辆的一项关键技术。然而,现有车辆跟踪控制方法多依赖于较为精确的车辆控制模型,而实际的车辆控制系统多存在建模误差、参数摄动以及外部扰动等,显著影响路径跟踪控制精度。本文针对性地提出一种考虑车辆未建模动态的智能车辆学习型路径跟踪控制方法。首先建立车辆标称模型,并采用线性预言模型对车辆未建模动态进行近似补偿,以提高车辆模型的精度;然后基于扩展卡尔曼滤波原理实现对未建模动态参数的学习更新;之后构建考虑系统未建模动态的学习型模型预测控制器(LMPC);最后通过CarSim和Matlab/Simulink设计多工况多组别联合仿真试验,验证所提方法在提高路径跟踪精度方面的有效性。 展开更多

关键词 智能车辆 路径跟踪控制 未建模动态 参数学习 学习型模型预测控制

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基于混合LQR/H∞与GPC的深海集矿车内外环控制

3

作者 秦兆博 侯嘉晖 +3 位作者 李致远 边有钢 崔庆佳 胡满江 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期24-35,共12页

为解决深海集矿车在海底自主行驶时易受到动态洋流等因素造成的时变外界干扰的问题,进一步提高深海集矿车运动控制精度,提出一种基于混合线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)/H无穷(H-infinity,H∞)与广义预测控制(genera... 为解决深海集矿车在海底自主行驶时易受到动态洋流等因素造成的时变外界干扰的问题,进一步提高深海集矿车运动控制精度,提出一种基于混合线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)/H无穷(H-infinity,H∞)与广义预测控制(generalized predictive control,GPC)的深海集矿车内外环控制方法.基于考虑时变外界干扰影响的深海集矿车误差运动学模型,结合LQR与H∞控制相构建方位外环控制器,使得控制器不仅具备线性最优控制方法的快速跟踪能力,还有较强鲁棒性;结合基于履带纵向运动学模型构建的GPC速度控制器与深海集矿车动力学模型,设计了速度内环控制器.该控制器在考虑深海集矿车动力学特性的同时,确保了求解过程的实时性.仿真结果表明,相比于常用的横向模型预测控制(model predictive control,MPC)/纵向比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制方法,该方法不仅具有更高的横/纵向控制精度,还对时变外界干扰具备更强的鲁棒性. 展开更多

关键词 集矿车 车辆控制 线性二次调节器 鲁棒性

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具有多型避障方式的智能车辆路径规划

4

作者 胡子牛 陈鑫鹏 +3 位作者 杨泽宇 余子云 秦洪懋 高铭 《汽车工程》 北大核心 2025年第3期402-411,共10页

非结构化场景往往存在多种尺寸各异的障碍物,路径规划过程只考虑绕行的避障方式会导致车辆通行效率降低。针对该问题,本文在传统混合A^(*)算法中融合分层碰撞检测策略,提出了一种具有多型避障方式的智能车辆路径规划方法。首先,以车辆... 非结构化场景往往存在多种尺寸各异的障碍物,路径规划过程只考虑绕行的避障方式会导致车辆通行效率降低。针对该问题,本文在传统混合A^(*)算法中融合分层碰撞检测策略,提出了一种具有多型避障方式的智能车辆路径规划方法。首先,以车辆底盘高度为基准构造上下双层栅格地图,并利用车身轮廓和四轮轮廓设计分层碰撞检测策略;然后,通过合理设计的启发函数与代价函数计算方式,使得混合A^(*)算法能够在多障碍物场景中高效搜索路径;最后,利用梯度下降法对路径进行平滑优化。仿真与实车试验结果表明,所提出算法可有效提高路径搜索效率并改善路径平滑性,且规划路径兼顾了跨障与绕障方式,使得车辆在多障碍物场景下具备更良好的通过性。 展开更多

关键词 路径规划 混合A*算法 分层碰撞检测策略 梯度下降法

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双车协同运输系统轨迹跟踪约束跟随控制

5

作者 代宇晟 常远 +3 位作者 杨泽宇 张博维 胡满江 黄晋 《汽车工程》 北大核心 2025年第4期658-668,共11页

双车协同运输系统由货物模块和前后两辆运输车组成,货物与车辆通过铰接方式连接。该系统的动力学强耦合性、强非线性等特点给其精确建模与安全精准控制带来巨大挑战。本文提出了一种基于约束跟随理论的双车协同运输系统轨迹跟踪控制方... 双车协同运输系统由货物模块和前后两辆运输车组成,货物与车辆通过铰接方式连接。该系统的动力学强耦合性、强非线性等特点给其精确建模与安全精准控制带来巨大挑战。本文提出了一种基于约束跟随理论的双车协同运输系统轨迹跟踪控制方案。在系统建模层面,基于运动学及刚体动力学分析,构建协同运输系统的外部轨迹跟踪伺服约束和内部铰接关系被动约束,并通过拉格朗日建模方法建立双车协同运输系统非线性约束动力学模型。在控制器设计层面,首先,采用Udwadia-Kalaba(U-K)方法获取货物满足轨迹跟踪伺服约束所需的范数最小约束力,也即铰接点作用于货物的作用力合力;其次,按照前后车辆横向受力最小原则设计该作用力合力的最优分配策略,将其分配给前后运输车辆,并将作用力分力的反力建模为前后车辆的已知外部干扰;然后,基于已知外部干扰前馈补偿及约束跟随控制理论设计前后运输车辆满足轨迹跟踪伺服约束所需的控制力。最后,仿真结果表明,所提出的协同控制方案具有良好的轨迹跟踪效果,且能够明显抑制货物对运输车辆的横向动力学影响,有效提升协同运输系统的整体横向稳定性。 展开更多

关键词 双车协同运输 轨迹跟踪 拉格朗日建模 约束跟随控制

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基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

6

作者 何庆 徐月云 +2 位作者 边有钢 秦洪懋 韩子睿 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第10期8-19,共12页

为了保证避撞过程中车辆的安全性和横摆稳定性,提出了一种基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制方法。首先,建立车辆点质量模型并设计自适应势场函数,通过构造非线性模型预测控制问题,求解局部最优轨迹;其次,深入分析了车辆的横... 为了保证避撞过程中车辆的安全性和横摆稳定性,提出了一种基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制方法。首先,建立车辆点质量模型并设计自适应势场函数,通过构造非线性模型预测控制问题,求解局部最优轨迹;其次,深入分析了车辆的横摆稳定性能,同时,根据构造相平面约束和间接约束,设计基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,实现局部最优轨迹跟踪;最后,通过CarSim和Simulink联合仿真,验证了所提出方法能够避免车辆碰撞,同时提升车辆的横摆稳定性能,并经过实车测试进一步证明了该方法的实时性和有效性。 展开更多

关键词 自动驾驶车辆 避撞控制 模型预测控制 势场函数

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基于多粒度关系推理的自动驾驶域自适应视觉目标检测算法 被引量：1

7

作者 索锦辉 王晓伟 +3 位作者 蒋沛文 丁驰 高铭 边有钢 《汽车工程》 北大核心 2025年第2期201-210,共10页

现有域自适应视觉目标检测算法大多基于两阶段检测器设计,且未能利用图像空间中不同元素之间的语义拓扑关系,导致次优的跨域适应性能。为此,本文提出一种基于多粒度关系推理的域自适应视觉目标检测算法。首先,提出粗粒度图块关系推理模... 现有域自适应视觉目标检测算法大多基于两阶段检测器设计,且未能利用图像空间中不同元素之间的语义拓扑关系,导致次优的跨域适应性能。为此,本文提出一种基于多粒度关系推理的域自适应视觉目标检测算法。首先,提出粗粒度图块关系推理模块,使用粗粒度图块图结构来捕获前景和背景之间的拓扑关系,对前景区域进行跨域适配。然后,设计细粒度语义关系推理模块,推理细粒度语义图结构来增强跨域多类别语义依赖关系。最后,提出粒度诱导的特征对齐模块,根据节点的亲和性调节特征对齐的权重,提升检测模型面对场景整体变化时的适应性。多个自动驾驶跨域场景上的实验结果验证了所提算法的鲁棒性和实时性。 展开更多

关键词 自动驾驶 视觉目标检测 域自适应 图推理

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基于关键帧的双模式车辆激光SLAM

8

作者 秦洪懋 杨龙安 +3 位作者 周云水 张润邦 高铭 边有钢 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期111-121,共11页

同时定位与建图(simultaneouslocalizationandmapping,SLAM)技术在自动驾驶领域有着广泛的应用,其中精度和计算效率是SLAM最重要的两个指标.然而,传统的激光雷达里程计难以准确高效地提取关键帧,导致构建地图时包含了过多的冗余帧.此外... 同时定位与建图(simultaneouslocalizationandmapping,SLAM)技术在自动驾驶领域有着广泛的应用,其中精度和计算效率是SLAM最重要的两个指标.然而,传统的激光雷达里程计难以准确高效地提取关键帧,导致构建地图时包含了过多的冗余帧.此外,大多数激光里程计需要对每一帧执行帧到地图的对齐,这带来了高额的计算负担.本文提出了一种基于关键帧的双模式激光里程计与建图方法,通过计算两帧点云之间的特征相似度并将其与运动自适应阈值进行比较,提取关键帧.随后,对关键帧和非关键帧执行不同的配准算法,旨在最小化计算资源的消耗.此外,利用点的水平距离信息计算权重函数,并将其整合到加权位姿约束中.本文提出的SLAM系统在KITTI数据集和实车上进行了大量试验,KITTI序列00-10的结果显示,平移误差仅有0.56%,在旋转上的误差为0.0021(°)/m.实时性方面,与F-LOAM相比,本文算法将平均速度提高了26.5%,比轻量级系统LeGO-LOAM更快. 展开更多

关键词 自动驾驶 关键帧 同时定位与建图(SLAM) 双模式

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多AUV分布式模型预测深度和纵向速度控制 被引量：1

9

作者 边有钢 张俊杰 +3 位作者 李崇康 徐彪 秦兆博 胡满江 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期45-54,共10页

针对多自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的深度和纵向速度耦合控制问题,提出一种基于分布式模型预测控制(Distributed Model Predictive Control,DMPC)的双子系统控制方法 .在DMPC的框架下,AUV和邻居共享信息以建立... 针对多自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的深度和纵向速度耦合控制问题,提出一种基于分布式模型预测控制(Distributed Model Predictive Control,DMPC)的双子系统控制方法 .在DMPC的框架下,AUV和邻居共享信息以建立预测优化问题,实现多AUV的协同控制.考虑单个AUV的深度和纵向速度控制,深度控制子系统参考轨迹中的俯仰角序列作为速度控制子系统中俯仰角的实际值,同时纵向速度控制子系统参考轨迹中的纵向速度序列作为深度控制子系统中纵向速度的实际值,由此解耦为两个子系统,进而独立地求解预测优化问题.仿真实验结果表明,相对于整体系统DMPC方法,本文提出的双子系统DMPC方法可在牺牲一定深度控制收敛速度的基础上降低计算时间73.3%. 展开更多

关键词 自主水下航行器 分布式模型预测控制 深度控制 纵向速度控制

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多类时延下混合车辆队列建模与协同控制 被引量：6

10

作者 胡满江 卜令坤 +4 位作者 秦洪懋 周岩 边有钢 孙宁 郑讯佳 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1359-1371,共13页

本文研究了多类时延下同时具有人类驾驶车辆(HDV)和网联自动驾驶车辆(CAV)的混合车辆队列建模与协同控制方法。首先构建了一般形式的混合车辆队列系统模型,对CAV的数量与空间分布进行表征,并将驾驶员反应时延引入模型;接着,考虑V2V通信... 本文研究了多类时延下同时具有人类驾驶车辆(HDV)和网联自动驾驶车辆(CAV)的混合车辆队列建模与协同控制方法。首先构建了一般形式的混合车辆队列系统模型,对CAV的数量与空间分布进行表征,并将驾驶员反应时延引入模型;接着,考虑V2V通信时延和传感器量测时延,设计了状态反馈控制器;推导了闭环系统特征方程,并根据Routh-Hurwitz判据确定了系统闭环稳定性的充分条件,以指导控制器参数设计;最后,通过数值仿真验证了控制器设计的有效性,定量展示了CAV对衰减交通波动的作用,并分析了各类时延对交通流波动的影响。 展开更多

关键词 网联自动驾驶车辆 人类驾驶车辆 混合交通 车辆队列 协同控制 通信时延 驾驶员反应时延

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基于动态事件触发策略的多AUV一致控制 被引量：1

11

作者 胡满江 王智炜 +2 位作者 杜长坤 叶俊 边有钢 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1-11,共11页

针对多个自主水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicles,AUVs)编队问题,为了减少多AUV频繁通信造成的能量消耗,提出一种基于分布式动态事件触发的领导者-跟随者一致控制算法.设计一个包含广义位置和载体速度的辅助变量简化AUV模型.同时... 针对多个自主水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicles,AUVs)编队问题,为了减少多AUV频繁通信造成的能量消耗,提出一种基于分布式动态事件触发的领导者-跟随者一致控制算法.设计一个包含广义位置和载体速度的辅助变量简化AUV模型.同时基于滑模变结构控制、一致性理论及动态事件触发策略,设计了分布式编队控制器,保证系统在存在外部扰动的情况下可实现一致控制目标.证明了所提出的控制算法没有Zeno现象.数值仿真验证了所提出定理的正确性和控制算法的有效性. 展开更多

关键词 自主水下机器人 编队 一致控制 动态事件触发策略

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车辆队列抗扰抗内切协同路径跟踪控制 被引量：1

12

作者 边有钢 张田田 +2 位作者 谢和平 秦洪懋 杨泽宇 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1320-1332,共13页

本文研究过弯场景下车辆队列的抗扰抗内切协同路径跟踪控制方法。首先,基于前车直接跟随式方案,采用圆弧曲线跟踪路径代替一般直线跟踪路径,构建车辆队列过弯抗内切策略,以降低车辆队列过弯时的整体跟踪误差;其次,设计卡尔曼滤波器和龙... 本文研究过弯场景下车辆队列的抗扰抗内切协同路径跟踪控制方法。首先,基于前车直接跟随式方案,采用圆弧曲线跟踪路径代替一般直线跟踪路径,构建车辆队列过弯抗内切策略,以降低车辆队列过弯时的整体跟踪误差;其次,设计卡尔曼滤波器和龙伯格观测器,以解决跟随车位置状态噪声及航向状态噪声或不易量测的问题;然后,设计协同路径跟踪控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论导出系统稳定的充分条件,指导控制器参数设计;最后,通过数值仿真和实车试验验证控制器设计的可行性和有效性。 展开更多

关键词 智能网联汽车 路径跟踪控制 协同控制 抗扰控制

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地下停车场环境融合语义特征的视觉惯性定位方法 被引量：1

13

作者 秦兆博 李琦 +3 位作者 邢喆 高铭 谢国涛 王晓伟 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期185-197,共13页

针对地下停车场环境GPS信号差、光线暗、特征少、纹理弱等带来的定位问题,提出了一种融合语义信息的视觉惯性定位算法.该算法首先通过视觉里程计和IMU预积分进行视觉惯性信息的融合.同时,利用4个鱼眼摄像头输入图像构建全景环视图像,并... 针对地下停车场环境GPS信号差、光线暗、特征少、纹理弱等带来的定位问题,提出了一种融合语义信息的视觉惯性定位算法.该算法首先通过视觉里程计和IMU预积分进行视觉惯性信息的融合.同时,利用4个鱼眼摄像头输入图像构建全景环视图像,并采用语义分割算法提取停车场环境语义信息.然后,根据视觉惯性紧耦合位姿完成逆投影变换,获得语义特征投影地图并采用回环检测和位姿图优化方式减小累积误差,完成全局位姿图优化,实现较高精度的定位效果.最后,通过Gazebo仿真与实车测试对该算法进行了验证.结果表明,本文算法能充分利用环境语义信息构建较为完整的语义地图,且基于重复定位误差对比,相较于ORB-SLAM3提高了车辆定位精度. 展开更多

关键词 自主代客泊车 视觉惯性定位 多鱼眼全景环视 语义地图

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融合模式决策的4WIS车辆路径规划方法 被引量：1

14

作者 秦洪懋 金英杰 +3 位作者 杨泽宇 胡满江 崔庆佳 徐彪 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期176-184,共9页

针对四轮独立转向(four-wheel independent steering,4WIS)车辆的路径规划问题,提出了一种融合模式决策的图搜索算法.首先,对4WIS车辆三种运动模式进行建模,并分析其运动模式的运动特性,据此设计多模式节点拓展策略,实现了4WIS车辆多运... 针对四轮独立转向(four-wheel independent steering,4WIS)车辆的路径规划问题,提出了一种融合模式决策的图搜索算法.首先,对4WIS车辆三种运动模式进行建模,并分析其运动模式的运动特性,据此设计多模式节点拓展策略,实现了4WIS车辆多运动模式与路径规划的融合.然后,针对最优节点选取和运动模式决策问题,设计了多目标代价函数,引导4WIS车辆合理切换运动模式,并生成平滑路径.最后,在MATLAB软件上进行仿真实验,在多种场景中测试所提出算法,验证其可行性与有效性.结果表明:提出的算法在路径规划中考虑了三种运动模式的优化组合与模式切换问题,能实现最优运动模式序列和最短路径规划.且该算法求解效率高,所规划路径优异,能充分发挥4WIS车辆的高灵活性与高通过性,有效解决其路径规划问题. 展开更多

关键词 汽车工程 路径规划 图搜索算法 四轮独立转向 运动模式

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基于全景环视的端到端停车位检测方法

15

作者 秦晓辉 殷周平 +5 位作者 张素英 黄圣杰 张润邦 芦涛 刘硕 胡满江 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期177-186,共10页

现有停车位检测方案大多将目标检测方案和人工设计的后处理模块进行简单结合,各阶段提取的特征存在大量冗余信息.并且,人工设计的后处理模块通常适应面窄,计算量大,最终导致停车位检测效果难以实用.针对这些问题,本文引入全景视觉,结合... 现有停车位检测方案大多将目标检测方案和人工设计的后处理模块进行简单结合,各阶段提取的特征存在大量冗余信息.并且,人工设计的后处理模块通常适应面窄,计算量大,最终导致停车位检测效果难以实用.针对这些问题,本文引入全景视觉,结合现有算法的优点与环视图像的特点,设计端到端的无锚框停车位检测算法.该算法对停车位进行进入线朝向建模,而非单独考虑两个入口点,省去了停车位入口点匹配和朝向判断流程,最终实现完全一体化的停车位位置、朝向和占用情况检测.考虑到实用性,在网络结构设计上进行了速度和精度的平衡、正负样本均衡,以及无后处理等多方面优化.最终,在ps2.0数据集上,本文提出的AFPSD模型以88.7的FPS(每秒帧数)达到68.7%的AP,相较VPS-Net和DMPR-PS方案精度分别提升1.2%和2.1%.由此可知,本文设计的一阶段端到端方案可以代替三阶段方案,在环视图像上实现停车位的稳定检测. 展开更多

关键词 自主泊车 目标检测 停车位检测 环视图像

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基于改进YOLOv5的露天矿山目标检测方法 被引量：15

16

作者 秦晓辉 黄启东 +4 位作者 常灯祥 刘建 胡满江 徐彪 谢国涛 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期23-30,共8页

目前实地部署的商用采矿无人系统大都采用激光雷达和毫米波雷达作为感知传感器,难以准确识别障碍物的类型,尤其是较远处障碍物,不利于正确决策,从而影响无人作业的安全和整体效率.针对这些问题,本文采集了不同场景的矿山数据,并提出了... 目前实地部署的商用采矿无人系统大都采用激光雷达和毫米波雷达作为感知传感器,难以准确识别障碍物的类型,尤其是较远处障碍物,不利于正确决策,从而影响无人作业的安全和整体效率.针对这些问题,本文采集了不同场景的矿山数据,并提出了一种基于YOLOv5S的图像目标检测算法.该算法主要进行了三方面改进:首先,使用不同的填充策略和空间注意模块优化采样方法,提高了模型的采样能力;其次,解耦Head预测分支,让每个分支专注自己的任务;最后,优化损失函数,耦合定位和分类,实现定位和分类任务的联合优化.试验表明,三种方法在保持实时性的前提下,可将YOLOv5S的平均精度(Average Precesion, AP)从49.9%提高至58.9%,实现白天、夜间场景下不同尺度的障碍物识别. 展开更多

关键词 露天矿山 自动驾驶 目标检测 深度学习

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基于DBSCAN与二分法的混合A*路径规划方法 被引量：9

17

作者 胡满江 牟斌杰 +3 位作者 杨泽宇 边有钢 秦晓辉 徐彪 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期341-349,371,共10页

在多障碍物非结构化场景中,传统混合A*算法存在计算效率低、路径平滑性差的问题。针对该问题,本文提出了一种基于密度聚类算法(density-based clustering,简称DBSCAN)与二分法的混合A*路径规划方法。首先,设计基于DBSCAN算法的障碍物聚... 在多障碍物非结构化场景中,传统混合A*算法存在计算效率低、路径平滑性差的问题。针对该问题,本文提出了一种基于密度聚类算法(density-based clustering,简称DBSCAN)与二分法的混合A*路径规划方法。首先,设计基于DBSCAN算法的障碍物聚类方法,简化多障碍物非结构化场景,避免混合A*算法在类U形障碍物群附近的无效节点拓展,有效提高算法效率。然后,提出基于二分法的状态节点拓展策略,能够在不显著增加混合A*算法计算复杂度的前提下,搜索出一条更平滑的路径。最后,基于MATLAB进行仿真。结果表明,在多障碍物非结构化场景中,本文提出的改进混合A*算法可以显著提升计算效率并改善路径平滑性。 展开更多

关键词 自动驾驶 路径规划 混合A*算法 DBSCAN 二分法

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动态环境下基于时序滑动窗口的鲁棒激光SLAM系统 被引量：5

18

作者 秦晓辉 周洪 +4 位作者 廖毅霏 高铭 黄圣杰 周云水 谢国涛 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期49-58,共10页

无人驾驶场景中的动态物体会影响同时定位与建图(SLAM)系统的整体精度和鲁棒性,针对现有多数激光SLAM系统在动态环境下易出现里程计漂移、定位失败和建图重影问题,本文融合轻量级PointPillars目标检测网络和多目标跟踪方法,构建了一种... 无人驾驶场景中的动态物体会影响同时定位与建图(SLAM)系统的整体精度和鲁棒性,针对现有多数激光SLAM系统在动态环境下易出现里程计漂移、定位失败和建图重影问题,本文融合轻量级PointPillars目标检测网络和多目标跟踪方法,构建了一种面向动态场景的语义激光SLAM系统.该系统首先利用PointPillars网络获取潜在动态目标检测框并过滤检测框内特征点,以获取里程计初始位姿.其次基于匀速卡尔曼滤波器的多目标跟踪算法获取跟踪结果,以构建时序滑动窗口,实现鲁棒、高效的目标级数据时空关联,以去除动态物体和恢复静态目标,进一步优化里程计.最后在包含动态场景的KITTI和NUSCENES公开数据集上与主流激光SLAM方法进行对比实验,结果表明本系统在里程计和全局地图的准确性和鲁棒性方面有显著的提高,同时系统保持了实时性,可满足动态场景下自主机器人系统和智能交通应用. 展开更多

关键词 无人驾驶车辆 同时定位与建图 目标检测与跟踪 滑动窗口 动态场景

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动态场景下基于语义分割与运动一致性约束的车辆视觉SLAM 被引量：3

19

作者 黄圣杰 胡满江 +4 位作者 周云水 殷周平 秦晓辉 边有钢 贾倩倩 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期1503-1510,共8页

传统的车辆同时定位与建图方法多依赖于静态环境假设,在动态场景下易引起位姿估计精度下降甚至前端视觉里程计跟踪失败。本文结合Fast-SCNN实时语义分割网络与运动一致性约束,提出一种动态场景视觉SLAM方法。首先利用Fast-SCNN获取潜在... 传统的车辆同时定位与建图方法多依赖于静态环境假设,在动态场景下易引起位姿估计精度下降甚至前端视觉里程计跟踪失败。本文结合Fast-SCNN实时语义分割网络与运动一致性约束,提出一种动态场景视觉SLAM方法。首先利用Fast-SCNN获取潜在动态目标的分割掩码并进行特征点去除,以获取相机位姿的初步估计;随后基于运动约束与卡方检验完成潜在动态目标中静态点的重添加,以进一步优化相机位姿。验证集测试表明,所训练的语义分割网络平均像素精度和交并比超过90%,单帧图片处理耗时约14.5 ms,满足SLAM系统的分割精度与实时性要求。慕尼黑大学公开数据集和实车数据集测试表明,融合本文算法的ORB-SLAM3部分指标平均提升率超过80%,显著提升了动态场景下的SLAM运行精度与鲁棒性,有助于保障智能车辆的安全性。 展开更多

关键词 智能车辆 同时定位与建图 语义分割 动态场景 运动一致性

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一种考虑ICR纵向偏差补偿的水下履带采矿车轨迹跟踪算法 被引量：2

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作者 陈昱衡 边有钢 +2 位作者 崔庆佳 胡满江 秦洪懋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1336-1343,共8页

水下履带采矿车在多金属结核矿区的稀软底质上进行采集作业时,受水动力的影响其瞬时转向中心(ICR)纵向偏移后与几何中心不再重合,故难以基于精准的运动学模型设计水下履带采矿车的轨迹跟踪算法。因而,本文提出一种基于履带车运动学模型... 水下履带采矿车在多金属结核矿区的稀软底质上进行采集作业时,受水动力的影响其瞬时转向中心(ICR)纵向偏移后与几何中心不再重合,故难以基于精准的运动学模型设计水下履带采矿车的轨迹跟踪算法。因而,本文提出一种基于履带车运动学模型的分散式轨迹跟踪算法以实现履带采矿车高精度路径跟踪控制。首先,通过引入虚拟转角设计水下履带采矿车的Stanley横向控制律;其次,利用无迹卡尔曼(UKF)滤波法估计的ICR纵向偏移作为纵向误差的补偿,以此设计水下履带采矿车的纵向控制律;最后,基于运动学模型计算水下履带采矿车的期望驱动轮转速。研究结果表明:引入纵向偏差补偿后的分散式轨迹跟踪算法可以精准地跟踪预设轨迹。 展开更多

关键词 深海采矿装备 水下履带采矿车 轨迹跟踪 参数估计 无迹卡尔曼滤波

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