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基于核密度估计的城市动态密集场景激光雷达定位

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光学学报 2019年第5期39卷 333-342页

作者：王任栋李华赵凯徐友春陆军军事交通学院

城市环境中的精确定位是自动驾驶领域的重点和难点,现有的激光雷达定位算法虽然能够在多数情况下保持较高的精度,但在一些比较复杂的城市动态场景中仍存在问题。针对这类场景中遮挡导致的全球定位系统定位精度下降,以及运动目标和环境... 详细信息

城市环境中的精确定位是自动驾驶领域的重点和难点,现有的激光雷达定位算法虽然能够在多数情况下保持较高的精度,但在一些比较复杂的城市动态场景中仍存在问题。针对这类场景中遮挡导致的全球定位系统定位精度下降,以及运动目标和环境变化导致的有效点云特征减少的问题,提出一个新的概率定位框架;该框架使用核密度估计的方法对改进后的多层次随机采样一致性算法和直方图滤波算法进行融合,以有效克服多层次随机采样一致性算法在部分场景中的定位波动问题,以及直方图滤波算法在位姿误差较大时的效率低下和局部最优问题。结果表明:所提框架在保证定位精度的前提下,提升了对动态密集场景的适用性,能够在现有算法容易出错的场景中实现更加稳定精确的定位,并能够容忍更大的初始位姿误差。

关键词：遥感激光雷达定位核密度估计动态密集场景直方图滤波随机采样一致性

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基于跟踪误差模型的智能车辆轨迹跟踪方法

汽车工程 2019年第9期41卷 1021-1027页

作者：潘世举李华苏致远徐友春陆军军事交通学院

为提高智能车辆轨迹跟踪精度,以车辆动力学模型为基础,提出一种基于线性时变模型预测控制的轨迹跟踪方法。该方法将车辆非线性动力学跟踪误差模型进行线性化和离散化处理,作为控制器的预测模型;建立系统控制增量的目标函数,设计状态量... 详细信息

为提高智能车辆轨迹跟踪精度,以车辆动力学模型为基础,提出一种基于线性时变模型预测控制的轨迹跟踪方法。该方法将车辆非线性动力学跟踪误差模型进行线性化和离散化处理,作为控制器的预测模型;建立系统控制增量的目标函数,设计状态量、控制量和控制增量约束条件,利用带约束的二次规划问题求解目标函数;将求得的最优序列的第一项控制量作用于系统。实验结果表明,在双移线工况下,当车速小于15 m/s时,横向最大误差小于0.52 m,航向最大误差小于0.067 rad。

关键词：智能车辆轨迹跟踪模型预测控制

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一种鲁棒的城市复杂动态场景点云配准方法

机器人 2018年第3期40卷 257-265页

作者：王任栋徐友春齐尧韩栋斌李华陆军军事交通学院天津300161

针对城市道路环境中面临的动态目标繁多、遮挡严重、以及GPS(全球定位系统)误差较大的问题,提出了一种无需检测动态目标且可以适应不同初始位置误差的快速、鲁棒的配准方法.首先,使用区域生长方法对去除地面的障碍物点云进行目标分割,... 详细信息

针对城市道路环境中面临的动态目标繁多、遮挡严重、以及GPS(全球定位系统)误差较大的问题,提出了一种无需检测动态目标且可以适应不同初始位置误差的快速、鲁棒的配准方法.首先,使用区域生长方法对去除地面的障碍物点云进行目标分割,并通过设定约束条件优化分割效果,生成点云的目标重心点集合:然后,提出了一种多层嵌套的RANSAC(随机抽样一致性)算法架构,迭代地更新配准结果,实现重心点集的粗配准并去除外点:最后,利用ICP(迭代最近点)进行点云的精确配准.与传统RANSAC方法的对比实验表明,该方法能够在复杂的动态场景和较大的初始位置误差下完成精确可靠的点云配准,且其配准成功率和配准速度明显高于传统方法.

关键词：点云配准随机采样一致性动态场景自动驾驶定位

基于MADDPG的多无人车协同事件触发通信

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2525-2533页

作者：郭宏达娄静涛徐友春叶鹏李永乐陈晋生陆军军事交通学院天津300161

针对典型的端到端通信策略不能决定通信间隔时间,只能在固定频率下通信的问题,提出一种基于深度强化学习方法的事件触发变频率通信策略,以解决多无人车协同最小通信问题。首先建立事件触发架构,主要包含计算通信的控制器,并给出触发条件... 详细信息

针对典型的端到端通信策略不能决定通信间隔时间,只能在固定频率下通信的问题,提出一种基于深度强化学习方法的事件触发变频率通信策略,以解决多无人车协同最小通信问题。首先建立事件触发架构,主要包含计算通信的控制器,并给出触发条件,保证满足条件时多无人车间进行通信,大幅度减少通信总量。其次,基于多智能体深度确定性策略梯度(multiple agent deep deterministic policy gradient,MADDPG)算法对触发机制进行优化,提高算法收敛速度。仿真和实车实验表明,随着迭代次数的增加,在完成协同任务的前提下,多无人车系统中通信数据量降低了55.74%,验证了所提出策略的有效性。

关键词：事件触发通信深度强化学习协同围捕多无人车

基于状态反馈和预瞄前馈的智能车半主动悬架控制

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汽车工程 2023年第5期45卷 735-745页

作者：李子先潘世举朱愿何滨兵徐友春陆军军事交通学院天津300161

为提高智能车辆的半主动悬架综合控制性能,提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的半主动悬架控制方法。首先,以8轮车为研究对象建立11自由度半主动悬架模型,设计LQR状态反馈控制器。然后,为解决状态反馈控制抗路面干扰能力弱和基于固定时序... 详细信息

为提高智能车辆的半主动悬架综合控制性能,提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的半主动悬架控制方法。首先,以8轮车为研究对象建立11自由度半主动悬架模型,设计LQR状态反馈控制器。然后,为解决状态反馈控制抗路面干扰能力弱和基于固定时序延迟的预瞄反馈控制适用性差的问题,提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的控制器:建立车轮运动规划模型和路面预瞄模型,计算出悬架控制系统所需的车轮规划轨迹点序号和控制延迟响应时间;以路面激励和垂向加速度为输入、以前馈阻尼力为输出,设计基于类模糊的预瞄前馈控制器,并与LQR反馈控制器一并构成所提控制器。最后,基于MATLAB/Simulink和Trucksim联合仿真平台,进行匀速转向工况、变速直线工况、变速转向工况和匀速直线工况下的试验验证。结果表明,在垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度均方根值方面,与被动悬架相比,所提控制方法在4种工况下至少降低了23.52%、13.59%、19.35%;与基于固定时序延迟的预瞄反馈控制相比,所提控制方法在前3种工况下至少降低了14.04%、8.09%、13.79%;与基于状态反馈的控制方法相比,所提控制方法在第4种工况下降低了13.20%、4.96%、4.12%。所提悬架控制方法能够在多种工况下有效改善车辆的平顺性。

关键词：智能车半主动悬架车轮规划轨迹类模糊状态反馈预瞄前馈

基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度的多无人车分散策略研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 287-298页

作者：郭宏达娄静涛杨珍珍徐友春陆军军事交通学院天津300161

多无人车(multi-UGV)分散在军事作战任务中应用非常广泛,现有方法较为复杂,规划时间较长,且适用性不强。针对此问题,该文提出一种基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度(AU-MADDPG)算法的多无人车分散策略。在单无人车模型的基础上,建立... 详细信息

多无人车(multi-UGV)分散在军事作战任务中应用非常广泛,现有方法较为复杂,规划时间较长,且适用性不强。针对此问题,该文提出一种基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度(AU-MADDPG)算法的多无人车分散策略。在单无人车模型的基础上,建立基于深度强化学习的多无人车分散模型。对MADDPG结构进行优化,采用拍卖算法计算总路径最短时各无人车所对应的分散点,降低分散点分配的随机性,结合MADDPG算法规划路径,提高训练效率及运行效率;优化奖励函数,考虑训练过程中及结束两个阶段,全面考虑约束,将多约束问题转化为奖励函数设计问题,实现奖励函数最大化。仿真结果表明:与传统MADDPG算法相比,所提算法在训练时间上缩短了3.96%,路径总长度减少14.50%,解决分散问题时更为有效,可作为此类问题的通用解决方案。

关键词：路径规划深度强化学习多无人车分散策略拍卖算法

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基于反馈纯跟踪的智能车路径跟随方法

汽车工程 2023年第7期45卷 1134-1144页

作者：潘世举李建市李华娄静涛徐友春陆军军事交通学院天津300161

为提高智能车在不同速度和载荷下的路径跟随精度和稳定性,提出一种基于反馈纯跟踪的智能车路径跟随方法。首先,基于车辆运动学模型和纯跟踪模型分析影响控制效果的因素;然后根据车辆速度和路径曲率动态调整前视距离,将横向偏差作为反馈... 详细信息

为提高智能车在不同速度和载荷下的路径跟随精度和稳定性,提出一种基于反馈纯跟踪的智能车路径跟随方法。首先,基于车辆运动学模型和纯跟踪模型分析影响控制效果的因素;然后根据车辆速度和路径曲率动态调整前视距离,将横向偏差作为反馈变量对传统纯跟踪控制方法进行补偿;接着通过仿真试验选定控制参数,分析控制参数对路径跟随精度和车辆稳定性的影响;最后通过实车试验,验证该方法在实车环境中的控制性能。结果表明,该方法具有较高的路径跟随精度,在不同速度和载荷下保持良好的适应性和稳定性。

关键词：智能车路径跟随纯跟踪动态前视距离反馈控制

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基于重组优化的轮式移动机器人路径处理方法

机器人 2023年第1期45卷 70-77页

作者：齐尧何滨兵潘世举穆巍炜章永进徐友春陆军军事交通学院天津300161

针对轮式移动机器人采集GNSS(全球卫星导航系统)路径过程中容易出现无效路段的问题,提出了基于自适应分段重组的无效路径剔除方法和多目标优化的路径平滑方法。该方法首先按照航向将采集的GNSS路径划分为DRD(drive-reverse-drive)形式... 详细信息

针对轮式移动机器人采集GNSS(全球卫星导航系统)路径过程中容易出现无效路段的问题,提出了基于自适应分段重组的无效路径剔除方法和多目标优化的路径平滑方法。该方法首先按照航向将采集的GNSS路径划分为DRD(drive-reverse-drive)形式的路段组合,通过设定剔除规则来剔除其中的无效路段,并对剔除无效路段后的离散路段按照邻域路段长度进行第2次分段,以实现有效路段快速重组。其次以重组后的路径点集为决策变量,建立多目标优化函数、端点渐近约束和矩形区域约束,转化为二次规划型进行最优化求解,在保证路径平滑的同时减小与原有路径的位置差。实验结果表明,该方法能够有效处理不同道路形态下采集的无效GNSS路径,优化结果与重组路径平均位置偏差小于0.2 m,平均处理时间为8.8 ms,处理后的路径可用于无人车轨迹跟随。

关键词：轮式移动机器人 GNSS路径路径处理 DRD(drive-reverse-drive)分段法多目标优化

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具有时空约束的无人车集群构型变换方法

交通运输系统工程与信息 2020年第2期20卷 211-217页

作者：苏致远李永乐徐友春章永进陆军军事交通学院天津300161

针对具有时空约束的无人车集群构型变换问题,采用图论方法描述集群协同关系,将集群构型变换问题分解为最小变换单元的队形变换问题.为满足队形变换的空间约束,运用基于模型的轨迹预测方法为无人车规划提供满足起点和目标点约束的行驶路... 详细信息

针对具有时空约束的无人车集群构型变换问题,采用图论方法描述集群协同关系,将集群构型变换问题分解为最小变换单元的队形变换问题.为满足队形变换的空间约束,运用基于模型的轨迹预测方法为无人车规划提供满足起点和目标点约束的行驶路径,运用曲线插值方法规划平滑且满足时间约束的速度曲线,根据碰撞检测结果提出速度规划的边界条件.仿真和实车实验证明了构型变换方法的有效性.

关键词：智能交通时空约束无人车集群构型变换