多視角陸空兩棲飛行汽車系統(tǒng)
作者： 梁迪軒 計算機(jī)系
石萌 車輛學(xué)院
劉桉君 車輛學(xué)院
江彥君 機(jī)械工程系
李冰白 精密儀器系
戴詠雅 計算機(jī)系
指導(dǎo)老師：張新鈺 車輛學(xué)院
郭敏 訓(xùn)練中心
關(guān)鍵詞：無人駕駛車輛、機(jī)械控制技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、非線性控制技術(shù)、預(yù)期功能安全技術(shù)
摘要
本項目為基于現(xiàn)有技術(shù)的探索性應(yīng)用研究，相關(guān)技術(shù)源于當(dāng)前無人駕駛車輛的感知導(dǎo)航技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、非線性控制技術(shù)以及預(yù)期功能安全技術(shù)。項目的研究方法依托人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、車輛工程、自動化等領(lǐng)域最新研究成果，研究內(nèi)容涉及了機(jī)器視覺、融合感知、動態(tài)規(guī)劃、非線性控制、預(yù)期功能安全等方面問題，具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉特點，其研究有重要的應(yīng)用參考價值。
本項目為我們與實驗室的共同作品，一直在研發(fā)制作當(dāng)中，下圖為我們經(jīng)已搭建的陸空兩棲飛行汽車實物，并已經(jīng)調(diào)試可以運(yùn)作。我們核心開發(fā)飛行汽車的傳感與算法融合部分，汽車前端的藍(lán)色裝置為多線雷達(dá)，配合其他各個傳感器，采用例如點云等方式，構(gòu)建汽車周邊的環(huán)境狀況，配合自主編寫的路徑算法，作出多傳感器融合感知協(xié)同決策。我們采用創(chuàng)新性的多線雷達(dá)作為感知系統(tǒng)的核心傳感部分，配合攝像頭等多種傳感器協(xié)同感知周圍環(huán)境，從而實現(xiàn)對環(huán)境的精準(zhǔn)探測，利用SLAM與點云等技術(shù)進(jìn)行3D環(huán)境重建，實現(xiàn)飛行汽車的完全自動控制。
本項目在多維度感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用自主研發(fā)的硬件解決方案與算法系統(tǒng)，配合云臺進(jìn)行多視覺并行處理，能夠在低成本的移動平臺上（即低算力，低硬件配置）的苛刻條件下，提升探測精準(zhǔn)度與即時決策穩(wěn)定度，尤其當(dāng)飛行汽車在天空時對路面的視覺和環(huán)境感知，對在有車流量的馬路上實現(xiàn)自動降落的控制策略非常關(guān)鍵。
我們在疫情下，全個學(xué)期都無法返校到現(xiàn)場開發(fā)和操作的困境下，我們采用基于Ubuntu 16.04上的ROS+Gazebo系統(tǒng)搭建了全套仿真環(huán)境，飛行汽車采用RotorS模擬仿真，并搭配CitySim模擬城市環(huán)境。
我們的飛行汽車有深度的軟硬件結(jié)合，軟件方面包括路徑規(guī)劃與算法，陸空兩棲下運(yùn)動決策的價值函數(shù)，二維到三維的擴(kuò)展。硬件方面我們使用了多線雷達(dá)，Kinect，GPS定位模塊，飛控模塊。
