無人地面車輛行駛空間構建方法研究

《無人地面車輛行駛空間構建方法研究》是依託北京理工大學，由王美玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無人地面車輛行駛空間構建方法研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：王美玲
• 項目類別：面上項目

項目摘要

針對無人地面車輛在自然環境下的自主導航問題，提出基於度量-語義-行為概念的無人地面車輛行駛空間構建方法，構建的行駛空間，可為車輛自身、他車信息共享以及車輛的自主導航提供支撐。行駛空間由度量空間、語義空間和行為空間組成，研究內容包括：（1）度量空間、語義空間的構建；（2）空間數據挖掘；（3）行為空間的構建。度量空間和語義空間研究如何有效表示獲得的行駛環境信息，借鑑人類用幾何形狀描述自然界的思想，提出基於計算幾何的場景描述、場景知識庫幾何數據壓縮、搜尋與匹配方法。行為空間研究環境數據、行為規則與控制決策相互作用的問題，根據人類的知識認知機理，擬基於自監督學習機制完成行為空間的構建。行駛空間要求對多維空間的數據進行快速、有效的關聯及挖掘，擬基於粗集理論實現空間數據的快速挖掘。最後擬將提出的行駛空間構建方法及自製構建設備，套用於實際地面自主車平台，實現車輛自主行駛，驗證方法的可行性。

結題摘要

針對無人地面車輛在自然環境下的自主導航問題，本項目提出了基於“度量-語義-行為”概念的無人地面車輛行駛空間構建方法，構建的行駛空間可為車輛自身、他車信息共享以及車輛的自主導航提供支撐。行駛空間由度量空間、語義空間和行為空間組成，度量空間和語義空間研究如何有效表示獲得的行駛環境信息，行為空間研究環境數據、行為規則與控制決策相互作用的問題。本項目將提出的行駛空間構建方法及自製構建設備，套用於實際地面無人車輛，實現了車輛的自主行駛。 研究內容主要包括度量空間的構建、語義空間的構建、行為空間的構建、行駛空間的構建、實驗平台搭建與實驗驗證。 度量空間是對無人地面車輛行駛環境對象的方向、位置的客觀描述，在此方面本項目主要開展了基於自然環境特徵的熱像儀、可見光攝像機與3D雷射雷達之間的配準，基於RGB-I-D信息線上的雷射雷達與可見光攝像機的空間配準，基於圖像與3D點雲融合的越野地形準確估計問題的研究。 語義空間是對行駛環境進行認知的結果，是對度量空間中不同環境屬性的劃分與描述，是規划行為空間的基礎。在此方面本項目主要開展了基於3D彩色點雲的越野行駛環境語義分析、融合毫米波雷達數據與視覺多特徵的車輛檢測方法、基於全局運動補償與混合高斯模型的動態目標檢測方法、基於毫米波雷達與3D雷射雷達數據融合的動態目標檢測方法、基於語義模型的3D點雲目標識別方法、基於粗集的雷射雷達數據聚類與識別方法以及基於巨觀道路匹配與微觀精確定位的車輛定位的研究。 行為空間是無人移動平台按照行駛行為規則，在環境屬性、車輛屬性與車輛行駛狀態相互作用下產生的控制決策，主要包括平台行駛線速度、角速度以及行駛行為技巧。在此方面本項目主要開展了基於GIS的行駛空間架構設計、道路匹配、路徑規劃與路徑生成算法，基於圖像與3D點雲信息融合的可行駛道路生成，基於模糊推理機的運動控制方法以及輪式機器人的控制器設計研究。 本項目自2012年獲批以後，連續幾年組織參加國家自然基金委組織的“中國智慧型車未來挑戰賽”， 並取得了較好成績；同時與長春一汽、中國航天3院、總裝進行合作；並與美國普林斯頓大學建立了汽車主動安全聯合實驗室。本項目培養了博士生5名，碩士生11名。發表學術論文27篇，申請專利15項，出版譯著1本。完成了預期目標。