【摘 要】
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针对高动态结构化道路高速自动驾驶场景下,无人驾驶汽车路径规划问题,提出一种基于时空导航地图的行驶轨迹规划方法.通过引入时间维度作为参考,结合多目标行为预测等手段,将感知结果投影至三维时空导航地图;通过增加时间维度,静态障碍物和动态障碍物被统一到同一参数空间中.在该参数空间下,通过前端A*路径搜索初始化均匀B-样条曲线控制点,设计轨迹代价函数,进行非线性优化,生成一条符合安全无碰撞和车辆运动约束(速度、加速度限制)的时空轨迹,从而将二维Frenet动态物理空间下决策与规划问题转化为三维时空下静态场景决策与规
【机 构】
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北京理工大学 自动化学院,北京 100081
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针对高动态结构化道路高速自动驾驶场景下,无人驾驶汽车路径规划问题,提出一种基于时空导航地图的行驶轨迹规划方法.通过引入时间维度作为参考,结合多目标行为预测等手段,将感知结果投影至三维时空导航地图;通过增加时间维度,静态障碍物和动态障碍物被统一到同一参数空间中.在该参数空间下,通过前端A*路径搜索初始化均匀B-样条曲线控制点,设计轨迹代价函数,进行非线性优化,生成一条符合安全无碰撞和车辆运动约束(速度、加速度限制)的时空轨迹,从而将二维Frenet动态物理空间下决策与规划问题转化为三维时空下静态场景决策与规划问题.通过仿真验证,所提出的轨迹规划方法全过程平均耗时51.27 ms,满足无人驾驶汽车行驶要求.并且,通过调整A*算法的搜索条件,使其较传统算法搜索速度提高27.86％,提升了整体规划效率.
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传统的克雷洛夫角法经过三次坐标轴旋转后得到姿态矩阵,此方法的缺点是当中间角接近±90°时,会出现退化现象,且姿态解算精度与三次旋转顺序相关联.针对以上克雷洛夫角法的不足,提出一种基于四次旋转的扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法.首先,由计算得到的四次旋转下的克雷洛夫角坐标变换矩阵和角速度方程判断四个角度存在的冗余性,并进行约束.其次,为了得到导航姿态的唯一响应,提出一种因果约束策略,对四个角度进行约束,最终得出仅以外环轴角为因变量的控制策略,进而完成全姿态导航解算.结合试验数据和综合仿真结果表明:当外环轴
针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响.首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL)系统、多普勒测速仪(DVL)进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为主传感器进行状态递推.接收到滞后的传感器信息时,将因子节点连接到因子图模型中对应历史时刻的状态节点,利用非线性优化理论进行状态修正与更新.最后,采集AUV在海洋航行过程中的DVL、SINS数据,利
针对小型化惯性测量单元的需求,提出了一种将空芯光子晶体光纤环与退火质子交换铌酸锂波导耦合器对准耦合的谐振腔设计方案,凭借退火质子交换铌酸锂波导的强起偏能力和空芯光子晶体光纤的优良特性,该谐振腔具有单偏振、低噪声、小体积等优势.针对传统铌酸锂波导与光纤对准耦合损耗较大的问题,提出使用离子注入和键合技术在波导上表面覆盖一层铌酸锂材料,从而改善波导的模场分布,减小耦合损耗.利用时域有限差分数值分析方法建立波导和光纤的模型,对耦合效率进行了仿真分析,探讨了波导结构、工艺参数的影响,经过优化设计,可以将空芯光子晶体
闭环光纤陀螺控制回路存在固有延迟,若通过约束回路增益来抑制回路超调和振动零偏效应,会在一定程度上限制光纤陀螺带宽.这导致陀螺在高动态条件应用时会产生较大的角速率跟踪误差,进而影响系统的动态性能.为此,提出了一种回路校正技术,以减小大动态角速率跟踪误差及瞬态角误差.对校正后的回路稳定裕度及频率特性进行了分析,对特征角速率跟踪误差及瞬态角误差进行了仿真.仿真结果表明,对于某型光纤陀螺,采用所提出的回路校正技术和设计参数,在2100?/s的角加速度输入条件下,角速率跟踪误差和最大瞬态角误差分别为13.1?rad
在高精度微型惯性制导系统的应用中,基于MEMS工艺制造的硅微谐振式加速度计(SRA)由于其较大的线性量程和较低的控制环路噪声,更容易实现高精度,逐渐成为研究热点.研究发现,SRA高Q值设计的特点使得谐振器极易受到非线性振动的影响,进一步产生幅频耦合效应导致SRA的幅度噪声耦合到频率输出噪声,恶化SRA的零偏不稳定性,因此在设计时应尽量避免谐振器非线性振动的干扰.分别从驱动力控制和谐振器的结构设计两个方面对谐振器非线性振动进行了理论分析,在此基础上提出特定Q值与结构下改变谐振器边界条件的方法,将非线性刚度降
在双艇交替领航协同导航系统中,水声测距设备易受水下复杂环境等因素影响引起量测信息出现异常,导致协同导航系统定位误差增大.为了解决该问题,设计了一种基于马氏距离结合自适应容积卡尔曼滤波器的协同定位算法.采用新息序列马氏距离故障检测法对系统进行评估,利用卡方假设检验原理对量测异常进行判断,再构造自适应因子对协方差矩阵进行在线修正,提高算法的鲁棒性.最后利用自适应容积卡尔曼滤波算法实现协同导航系统的实时数据融合.利用湖试试验数据进行仿真,在量测异常情况下,从艇最大定位误差不超过15 m,结果表明所提出的算法能有