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无人驾驶车辆的自主换道方法与轨迹跟随控制研究的开题报告 一、研究背景 自动驾驶技术的不断发展和普及,使得无人驾驶汽车越来越成为研究和关注的焦点。自动驾驶汽车涉及到很多复杂的问题,其中一个重要的问题是车辆的自主控制。在车辆行驶过程中,有时需要进行车道换道。而车辆自主换道的成功与否与轨迹跟随控制密切相关。因此,开展无人驾驶车辆的自主换道方法与轨迹跟随控制研究,对于推进自动驾驶技术的发展和实现智能驾驶具有重要意义。 二、研究内容 1.自主换道方法的研究 自主换道是无人驾驶汽车行驶过程中的一项关键技术。其实现需要考虑车辆周围环境的变化以及车辆自身的状态等多个因素。因此,需要从以下几个方面开展研究: (1)环境感知:通过激光雷达、摄像头等传感器获取周围环境信息,如道路宽度、交通标识、车辆位置等。 (2)路径规划:根据车辆周围环境和车辆状态,制定车辆换道的最优路径。 (3)控制策略:设计车辆的控制策略,使其能够按照规划的路径进行换道。 2.轨迹跟随控制的研究 轨迹跟随控制是自主驾驶汽车技术中的关键技术之一,可以有效地提高汽车的安全性和行驶平稳性。在该研究中,需要考虑以下问题: (1)动力系统的建模:通过建立车辆的动力学模型,分析车辆的运动特性和约束条件。 (2)控制算法的设计:根据车辆的动力学模型,设计有效的控制算法,实现车辆在运动过程中轨迹跟随控制。 (3)控制器的优化:针对不同的驾驶情况,对控制器进行优化,提高控制精度和鲁棒性。 三、研究意义 1.推动无人驾驶技术的发展:无人驾驶技术是智能汽车实现自动驾驶的基础。因此,开展无人驾驶车辆的自主换道与轨迹跟随控制研究,实现车辆自主换道和驾驶轨迹的准确跟随,对推进无人驾驶汽车技术的发展具有重要意义。 2.提高行车安全性:自主换道和轨迹跟随技术可以有效降低车辆事故发生概率和行车风险,提高行车安全性。 3.提高驾驶舒适度:自主换道和轨迹跟随技术可以实现汽车平稳行驶,进而提高驾驶舒适度,改善驾驶员的驾驶体验。 四、研究方法 本研究从以下三个方面开展: (1)理论分析:对自主换道方法和轨迹跟随控制技术进行理论分析和模型设计。 (2)仿真验证:使用各种仿真平台(如Matlab、CarSim等)验证自主换道方法和轨迹跟随控制的可行性和有效性。 (3)实车验证:在实际道路条件下,通过安装传感器和激光雷达等设备,对自主换道和轨迹跟随技术进行实车验证。 五、预期成果 1.理论模型与算法:建立无人驾驶汽车的自主换道方法和轨迹跟随控制模型和算法。 2.仿真验证平台:建立可用于自主换道和轨迹跟随仿真验证的平台,并验证实验结果。 3.实车验证成果:在实际道路条件下,验证自主换道和轨迹跟随技术的有效性和可行性。 六、研究计划 (1)前期阶段:对无人驾驶汽车的自主换道和轨迹跟随控制相关技术进行理论研究和文献调研。 (2)中期阶段:建立自主换道和轨迹跟随控制的仿真平台,进行理论验证和优化。 (3)后期阶段:在实际道路条件下,开展自主换道和轨迹跟随技术的实车验证。 七、研究团队 本研究团队由专业的机械工程师、电子工程师和计算机科学家组成,能够充分发挥各自的专业优势,共同致力于推动无人驾驶汽车技术的发展。