基于GIS地图的智能车辆分车道导航及跟踪控制研究

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随着GIS（GeographicInformationSystem）技术的不断发展与汽车定位精度的不断提高，如何将高信息量的GIS地图应用到智能车的导航控制中，使得智能车的轨迹跟踪控制能够达到车道级别的精度要求，已经成为了当前智能车技术发展的又一趋势。在这种趋势的引导下，为实现智能车辆基于GIS地图的车道级导航及轨迹跟踪控制，本文以城市中最为常见的前轮驱动前轮转向的四轮轿车为研究对象，推导了该汽车的位姿预测模型，总结了驾驶员理想的操纵习惯，进行了智能车基于车道级轨迹模型的轨迹跟踪控制研究。本文的主要研究内容如下：
　　（1）为解决控制对象的问题，利用前轮驱动前轮转向汽车的运动方程，推导了用于表示该汽车实际位置点与其前轮转角和横摆角的位姿预测模型，并对其计算方法进行了简化。
　　（2）为使智能车的轨迹跟踪精度能达到车道级别的要求，论文在采集和分析某城市交通环境中驾驶员的操纵行为以及汽车实际的行驶轨迹的基础上，总结了驾驶员在进行理想轨迹，尤其是理想的转弯轨迹跟踪时的操纵习惯。然后，论文将其转化成为一种基于驾驶员操纵习惯的智能车理想转弯轨迹跟踪控制方法，并以所推导的预测模型为控制对象，通过大量的仿真运算验证了该控制方法的可行性。
　　（3）为使得汽车能够进行车道级别的理想轨迹模型的跟踪，论文在所提出的基于驾驶员操纵习惯的理想转弯轨迹跟踪控制方法的基础上，将该控制方法融入到汽车行驶工况的判定中，制定了智能车基于理想轨迹模型的轨迹跟踪控制方法，并对该控制方法进行了仿真计算以验证其控制效果。
　　（4）为使智能车可以实现最终的基于GIS地图的轨迹跟踪控制，论文在已绘制好的具有某城市车道级别的道路网GIS地图中制作了一个汽车要跟踪的最优轨迹模型。然后，论文利用所提出的轨迹跟踪控制方法，对该轨迹模型进行了跟踪计算。最后，仿真结果导入到所建立的地图中进行了控制方法可行性的验证。
　　通过上述内容的研究，本文验证了论文所提出的轨迹跟踪控制方法能够将汽车的横向位置误差控制在0.15m以内，横摆角误差控制在0.001rad以内，其控制精度可有效保证汽车在已规划好的车道内行驶。同时还验证了论文所提出的智能车基于GIS地图的轨迹跟踪控制方法的有效性与可行性。

著录项

作者
安俊辉;
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作者单位

山东理工大学;

展开▼
授予单位山东理工大学;
学科车辆工程
授予学位硕士
导师姓名王树凤,王建春;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类汽车的操纵性和稳定性;测绘数据库与信息系统;
关键词
智能车辆; GIS地图; 车道级导航; 轨迹跟踪; 位姿预测模型;

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