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无人驾驶技术 YDD 2018年7月30日 目录 二 激光雷达 LiDAR 三 同步定位与地图构建 SLAM 一 无人驾驶导航方式 一 无人驾驶导航方式 1 电磁导引技术 在行驶路径上预先埋设金属线 并在金属线加载导引频率 通过对引导频率的识别来实现无人驾驶路线导引 其主要优点是引线隐蔽 不易污染和破损 导引原理简单而可靠 便于控制和通讯 对声光无干扰 制造成本较低 缺点是路径难以更改扩展 对复杂路径的局限性大 2 磁带导引技术 磁带导引技术与电磁导引相似 在行驶路径上预先贴磁带 通过磁带感应信号实现导引 其灵活性比较好 改变或扩充路径较容易 磁带铺设简单易行 但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰 对磁带的机械损伤极为敏感 因此导引的可靠性受外界影响较大 3 光学导引技术 在行驶路径上涂漆或粘贴色带 通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现导引 其灵活性比较好 地面路线设置简单易行 但对色带的污染和机械磨损十分敏感 对环境要求过高 导引可靠性较差 且很难实现精确定位 4 坐标导引技术 用定位块将行驶区域分成若干坐标小区域 通过对小区域的计数实现导引 一般有光电式 将坐标小区域以两种颜色划分 通过光电器件计数 和电磁式 将坐标小区域以金属块或磁块划分 通过电磁感应器件计数 两种形式 其优点是可以实现路径的修改 导引的可靠性好 对环境无特别要求 缺点是地面测量安装复杂 工作量大 导引精度和定位精度较低 且无法满足复杂路径的要求 5 激光导引技术 激光导引是在行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板 通过发射激光束 同时采集由反射板反射的激光束 来确定其当前的位置和方向 并通过连续的三角几何运算来实现导引 激光雷达 此项技术最大的优点是 定位精确 地面无需其他定位设施 行驶路径可灵活多变 能够适合多种现场环境 无人驾驶主要导引 6 惯性导航技术 惯性导航是运用陀螺仪 在行驶区域的地面上安装定位块 可通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和方向 从而实现导引 其主要优点是技术先进 定位准确性高 灵活性强 便于组合和兼容 适用领域广 已被国外的许多AGV生产厂家采用 其缺点是制造成本较高 导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关 辅助导航 7 视觉导引技术 对行驶区域的环境进行图象识别 实现智能行驶 这是一种具有巨大潜力的自由路径导引技术 自由路径导引方式中存在的视觉导航同样有两种 一种需要在地面或天花板粘贴二维码 通过AGV上的视觉传感器读取二维码信息获取自身位置与姿态 从而实现自主定位与导航 另一种则为采用视觉SLAM技术的方式 通过实验展示其公司的产品不仅有利于工厂的柔性化生产 同时由于其采用视觉传感器获取更多信息 能够三维的检测环境中障碍物的信息 减少冲撞产品 装备等造成的损伤 目前技术不成熟 一般辅助导引 8 卫星导航技术 通过GPS 北斗卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导 目前此项技术还在发展和完善 通常用于室外远距离的跟踪和制导 其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量 以及控制对象周围环境等因素 适用于室外导航 目前精度不高 辅助导引 二 激光雷达 LiDAR 激光雷达 英文全称为LightDetectionAndRanging 简称LiDAR 即光探测与测量 是一种集激光 全球定位系统 GPS 和IMU InertialMeasurementUnit 惯性测量装置 三种技术于一身的系统 用于获得数据并生成精确的DEM 数字高程模型 这三种技术的结合 可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑 测距精度可达厘米级 激光雷达最大的优势就是 精准 和 快速 高效作业 它是一种用于精确获得三维位置信息的传感器 其在机器中的作用相当于人类的眼睛 能够确定物体的位置 大小 外部形貌甚至材质 1 优点 1 具有极高的分辨率 与微波雷达相比 激光雷达具有极高的距离分辨率 角分辨率和速度分辨率 2 抗干扰能力强 激光波长短 可发射发散角非常小 rad量级 的激光束 多路径效应小 3 获取的信息量丰富 可获取目标的距离 角度 反射强度 速度等信息 生成目标多维度图像 4 可全天时工作 激光主动探测 不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性 2 缺点 容易受到大气条件以及工作环境的烟尘的影响 三 同步定位与地图构建 SLAM SLAM全称SimultaneousLocalizationandMapping 即同步定位与地图构建 主要用于解决机器人在未知环境运动时的定位和地图构建问题 主要解决定位 避障和导航的问题 目前用在无人驾驶汽车上的SLAM主要是基于激光雷达传感器 1 技术核心 1 定位技术 2 跟踪技术 3 路径规划技术