一种基于ROS的四轮车导航系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108981695A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810832725.5(22)申请日2018.07.26(71)申请人浙江大学地址310013浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李梓宁林旭杨瑶王文夫潘之杰吴朝晖(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人王琛(51)Int.Cl.G01C21/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于ROS的四轮车导航系统(57)摘要本发明公开了一种基于ROS的四轮车导航系统，包括云服务器和四轮车。其中云服务器包括环境地图构建模块、路径规划模块、里程信息估算模块、车辆定位模块、手动控制模块，四轮车搭载小型计算设备、运动控制模块、惯性测量模块、环境感知设备；环境感知设备和惯性测量模块采集环境信息和四轮车运动姿态信息，将其发送至云服务器；云服务器根据其四轮车运动模型计算出里程信息，估算坐标，并由路径规划模块输出形式路径和控制指令。本发明系统具有部署成本低、扩展性好、支持高速行驶等特点。CN108981695ACN108981695A权利要求书1/2页1.一种基于ROS的四轮车导航系统，其特征在于：包括云服务器和四轮车且两者通过远程通信；所述云服务器包括有环境地图构建模块、路径规划模块、里程信息估算模块、车辆定位模块，所述四轮车搭载有小型计算设备、运动控制模块、惯性测量模块、环境感知设备，云服务器和四轮车中的各个功能模块均在ROS体系中实现，由ROS管理各功能模块执行及模块间消息传递；其中：所述环境地图构建模块根据环境感知设备采集的环境信息，构建出车辆周围的环境地图并将地图存储下来，以便路径规划模块和车辆定位模块调用；所述里程信息估算模块根据四轮车运动学模型、惯性测量模块反馈的车辆运动姿态信息实时估算出车辆的当前坐标；所述车辆定位模块根据车辆周围的环境地图、环境感知设备采集到的环境信息以及车辆的当前坐标，对当前四轮车在地图中的位置及方向做进一步估测得到车辆位置信息；所述路径规划模块根据当前车辆的运动姿态信息、周围环境地图、环境感知设备采集到的环境信息以及车辆定位模块估测得到的车辆位置信息进行路径规划，实时计算出四轮车前往指定位置所需要的速度及转向角以提供给四轮车；所述小型计算设备用于收集环境感知设备及惯性测量模块采集测量到的信息并与云服务器进行信息交互，进而向运动控制模块发送关于速度和转向角的控制指令；所述运动控制模块为搭载在四轮车上的控制系统，包含有控制车轮转动和转向的驱动电路，通过接受小型计算设备发送的控制指令驱动车辆按云服务器所提供的速度及转向角行进；所述惯性测量模块用于实时测量车辆的速度、加速度、角速度并将这些运动姿态信息传送至小型计算设备；所述环境感知设备用于采集车辆周围的环境信息并传送至小型计算设备。2.根据权利要求1所述的四轮车导航系统，其特征在于：所述环境感知设备包括雷达和摄像头，其通过采集车辆周围的环境信息以便于云服务器进行环境地图构建和车辆定位。3.根据权利要求1所述的四轮车导航系统，其特征在于：所述惯性测量模块为测量车辆三轴姿态角以及加速度的装置。4.根据权利要求1所述的四轮车导航系统，其特征在于：所述四轮车具有与普通四轮汽车相同的运动机制。5.根据权利要求1所述的四轮车导航系统，其特征在于：所述云服务器还包括有手动控制模块，使得管理人员通过手动控制模块可在服务器端手动操控四轮车行驶，用于初始环境地图的建立和异常调试场景。6.根据权利要求1所述的四轮车导航系统，其特征在于：所述里程信息估算模块通过以下公式实时估算车辆的当前坐标；x'＝x+(vx*cosθ'-vy*sinθ')*dty'＝y+(vx*sinθ'+vy*cosθ')*dtθ'＝θ+vθ*dt其中：x'和y'分别为当前时刻车辆在地图X轴和Y轴上的坐标，x和y分别为前一时刻车辆在地图X轴和Y轴上的坐标，vx和vy分别为当前车辆在地图X轴和Y轴上的行驶速度，θ'为当前时刻车辆的朝向角，θ为前一时刻车辆的朝向角，dt为车辆保持当前运动姿态行驶的时2CN108981695A权利要求书2/2页间，vθ为当前车辆的角速度。3CN108981695A说明书1/4页一种基于ROS的四轮车导航系统技术领域[0001]本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种基于ROS的四轮车导航系统。背景技术[0002]近年来，随着智能领域的快速发展，仅适用于单一环境的移动机器人已经不能满足人类对生产生活的需求，智能移动机器人以其灵活柔性的导航及路径规划方式进入了日常生活；同时，国内多个大学也开设了人工智能学科，智能移动机器人的研究得到了飞速发展。导航技术是移动机器人的一项核心