移动机器人遥控驾驶系统的设计与实现

由于完全自主的移动机器人还存在技术瓶颈,所以遥操作对于实用系统而言是必不可少的,它能够代替人类在远程或者危险的环境下执行任务.介绍了一套自行研制的基于电子地图定位、导航和路径规划功能的、具有友好人机界面的移动机器人遥控驾驶系统.对系统的体系结构、电子地图和无线通信等     

Development of a Mobile Sensing Unit and Its Prototype Implementation

This paper represents a design and development of a mobile sensing unit as well as its prototype implementation for railway track monitoring. The unit consists of an ultra-small personal computer (PC), a global positioning system (GPS) receiver, an accelerometer and an ADC (Analog/Digital Converter) so that the unit can trace the route while capturing an acceleration response of a passenger vehicle. The unit enables more frequent and qualitative data acquisition compared with traditional and the state of the practice railway track inspection equipments. Locating disorder is the key of our unit, which has a reasonable accuracy of positioning with GPS data, existing facilities landmarks, and car acceleration responses. The proposed unit is a promising device for efficient properties management of railway agencies. The prototype implementation shows a result that car acceleration responses are related with the track displacements in low frequencies. The results also imply that sensor settlement on a vehicle floor, not axes or bogies, is effective for capturing track vertical displacements.     

路径诱导系统中综合地图匹配算法的研究

地图匹配算法对于车辆路径诱导和实时轨迹回放具有重要的应用,为了提供连续、精确和可靠的车辆行驶路段位置,利用定位传感器输出车辆运行位置信息,结合高精度空间道路网络数据,提出新的综合地图匹配算法.该算法不受地理环境的约束,能有效地修正传感器的定位误差,提高车辆定位精度.实际道路测试证明,该算法比现有地图算法更高准确度和实时性,尤其是在十字路口有更好匹配效果.     

基于电子地图和激光捷联惯组的运动基座初始对准方法

基于捷联惯导系统动基座初始对准对速度和路线要求较高,粗对准方位角失准过大影响精度等问题,提出引入电子地图对算法进行辅助修正的组合对准方法.通过地图匹配进行位置修正提高载车定位精度,最大限度减小第二次停车所带来的定位误差,提高对准精度.实验结果证明,动基座初始对准方法与电子地图匹配算法的有效组合,降低了对载车速度及路线的要求,极大提高了系统对准精度.     

Tight integration of digital map and in-vehicle positioning unit for car navigation in urban areas

Now GPS has been widely used for land, sea and air navigation.However, due to signal blockage and severe multipath environments in urban areas, such as in Hong Kong, GPS alone can not satisfy most land vehicle navigation requirements. Dead Reckoning (DR) systems have been widely used to bridge the gaps of GPS and to smooth GPS position errors. However,the DR drift errors increase with time rapidly and frequent calibration is required. Under the normal situation, GPS is sufficient to provide the calibration to the DR unit. However, GPS may not be available in urban areas for more than 20 min, and the DR position errors can reach hundreds of meters during the period. As land vehicles have to be on roads, digital map can be used to constrain the locations of vehicles, known as map-matching.One of the main problems for map-matching techniques is mis-matching, that may be caused by the positioning sensor errors and the complexity of city road network. In this paper, a newly developed model to tightly integrate digital map and in-vehicle positioning unit for car navigation is introduced.With this method, it improves the position accuracy by constraining the vehicle location on the roads. Moreover it provides the close-loop controls for the DR drift errors by feeding back the coordinates of the feature points of the road network and road bearings to the DR unit and therefore the navigation system can be used for longer period when GPS is not available.Extensive tests have been carried out in Hong Kong. It demonstrates that this close-loop approach is much better on the reliability of map-matching, as the positioning sensor errors are constantly calibrated by the digital map.     

基于GPS定位的导航地图的转换与纠正方法

介绍了利用GPS定位技术对低精度的地图进行转换和变形纠正的算法 ,结合实例分析了GPS数据采集、坐标转换和利用拟合算法进行地图纠正的步骤 ,对一次多项式、二次多项式和三次多项式的拟合结果进行了比较 ,结果表明采用二次或三次多项式拟合精度最好 ,获得了与GPS定位结果相匹配的精度 ,坐标分量X和Y的拟合精度分别为 8m和 17m ,纠正后的地图适合于一般车载导航和监控 .     

基于证据理论的车辆组合导航系统的信息融合

由于车载GPS(G lobal Position ing System)接收机的定位精度通常受卫星状况和道路环境的影响,同时DR(Dead Reckon ing)系统的距离和航向传感器随着行驶距离的增加,会产生误差积累,这些误差使传感器的定位轨迹偏离车辆所在的实际位置。为此,在信息融合理论的基础上,利用高精度的电子地图对导航系统提供的车辆位置进行修正,以车辆位置到匹配道路的距离、车辆行驶方向与道路方向的夹角作为评判可信度的证据,提出了基于D-S(Dempster-Shafer)证据推理的信息融合方法。实际跑车实验表明,该地图匹配融合方法能够使车辆导航系统的定位精度达到5 m左右。对于改善低成本的GPS/DR车辆导航系统的性能是个行之有效的方案。     

PC机与GPS接收机的通讯程序设计与实现

设计一种利用GPS模块与计算机串口互相连接,实现对GPS全球定位系统定位信息接收;然后,通过VB的串口通信程序对数据进行处理并制作电子地图.通过GPS接收机采集数据,对收集到的数据进行处理,利用电子地图和数据库实现了定位和查询功能.系统基本实现经纬度、速度、海拔、时间的显示,以及GPS数据的历史查询功能.     

基于曲率分析的地图匹配算法研究

导航定位系统是车载系统的主要组成部分,其中地图匹配又是提高定位精度的重要技术。从数字地图本身的属性特征出发,研究了一种基于曲率分析的地图匹配算法。通过车载实验数据对算法加以验证,其结果表明改进后的算法能够获得较高的定位精度和更可靠的匹配性能。     

车辆定位导航系统的新定位算法

依据大数定律及其相关的假设,用计算几何的若干知识,设计车辆定位导航系统的一种新定位算法.该算法通过计算凸壳、凸多边形三角剖分、凸多边形面积及直径等诸量获得车辆运行的近似路线.计算结果表明,用该算法可以提高车辆定位导航系统的定位精度,并优于基于卡尔曼滤波的GPS/INU/MM组合导航算法的结果.     

清场车GPS定位系统的研究

为了总结课题"GPS清场车定位系统研究"的成果,突出系统设计的针对性和实用性。利用目前较成型的GPS(G lobal Position System)车辆管理调度的主要功能和技术规范,进行了清场车GPS定位系统的研制。实现了计算机网络化管理、数字化存储和车辆的快速实时监控和调度,并具有良好的系统兼容性和功能可扩充性。实际测试结果表明,系统完全达到设计要求,且结构简单、安装方便,成本较传统系统降低25%。     

GPS车辆导航系统的研究和开发

以福州地图为基础数据库 ,提出了一种GPS车辆导航的系统结构 ,侧重探讨了该系统实现中的最短路径的搜索、路径导航、动态路况模拟等若干问题 .     

嵌入式车载导航系统的地图数据库设计与实现

基于全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的车载导航系统是智能交通系统的最重要的组成部分.结合嵌入式技术阐述了车载导航系统的设计与实现,重点介绍了WinCE下电子地图数据库的设计、连接与显示.     

基于Bluetooth和半GPS定位算法的车域网智能车辆管理系统

提出一种车域网中的半GPS定位算法,在此基础上设计并实现了一种基于蓝牙(B lue-tooth)和半GPS定位算法的无线智能车辆管理系统.在深入研究蓝牙协议栈B luestack的基础上,综合应用蓝牙短距离通信、传感测量、半GPS定位、天线设计以及数据库等多种关键技术,有效地解决了传统车辆管控系统测量精度低、安全性可靠性不高、待机功耗大等难题,同时降低了天线设计难度,提高了整个系统的性能.智能车载卡通过各种传感器和GPS模块能够记录车辆行驶过程中的各种参数,回车场时能把这些数据通过蓝牙模块以无线方式传送到管理中心服务器,从而使管理中心利用这些数据分析车辆的行驶行为,结合电子地图可以回放车辆行驶路线.     

基于SuperMap GIS平台的车辆跟踪系统设计

目前,涉及地图方面的软件技术应用主要是在网络提供地图的条件下进行空间查询定位、测距,这样在许多情况下无法仅凭GPS接收器,实现车辆的实时监控.本系统在SUPERMAP GIS平台基础上,以GPS接收器为信息来源,以串口为通信信道,使用C#语言实现车辆跟踪、计程,显示位置坐标功能.同时在程序设计上兼顾了一些对基本地图的操作,使之能够成为一个较为完整的系统.     

基于Mission Planner的无人机自主导航测量系统设计与实现

针对目前测量工具价格较为昂贵、测量手段多采用人工采集的方式,设计一款基于Mission Planner开源地面站和全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)相结合的无人机自主导航测量系统。该系统由四旋翼无人机、APM(advanced power management)控制器、Mission Planner地面站和PPK(post processed kinematic)后差分系统构成,共设计手动和自动导航两种控制方式。自动导航模式中可通过Mission Planner地面测控系统的地图模块、数据交互模块,实现无人机按照设计预设航线进行飞行,并获取目标点的空间三维坐标。通过GNSS-BDS/GPS系统定位试验和自动导航对比试验得出,此套自动测量系统静态达到厘米级的定位精度,自动导航模式下的定位精度达到分米级。最终将其应用到点位坐标测量中,该系统所测得数据误差控制在10 cm内,满足测量工作中的基本需求。研究结果可对今后开展全自主测量技术设备的研发提供理论基础和实践参考。     

应用于地面无人车辆的窗口约束马尔可夫定位

为解决地面无人车辆在GPS易受干扰区域的定位问题,提出一种窗口约束马尔可夫定位方法,通过在窗口范围内进行马尔可夫定位减少更新的状态空间范围. 窗口的位置在初始时刻参考地图中建立的路标估计,并随车辆运动信息在地图中移动. 该方法能够减少定位过程中的计算量,除初始时刻外不依赖于GPS进行短期外推定位,且实验证明具有较好的实时性和准确性.      

班车实时定位系统的设计

为了满足新型班车连续高精度的定位需求, 采用GPS/LBS组合定位方法,提出了一种实时班车定位方案。主要设计了一种由STM32F103单片机、SIM7600CE模块集成的终端,支持GPS/LBS组合定位,并通过企业微信平台,查看车辆的实时位置。前期对于LBS异常数据采用基于几何距离的算法去除噪点,基于速度约束的漂移点判定异常,采用道格拉斯-普克算法进行轨迹压缩,最终实时位置、行车路线显示在客户端。本文重点使用了中值滤波对路线的轨迹进行优化,同时使用路点与道路匹配算法使得坐标吸附到主干道上。运行结果表明,系统位置指示精度高,查询方便。     

基于非线性自适应回归神经网络的GPS/IMU组合导航方法

车道级高精度定位导航是智能网联汽车的基本配置,全球定位系统(globlal positioning system,GPS)/惯性测量单元(inertial meansurement unit,IMU)组合导航是高精度定位的关键技术之一。根据汽车行驶过程中高精度定位要求,提出了应用于智能网联汽车的基于非线性自适应回归(nonlinear autoregressive exogenous,NARX)神经网络的GPS/IMU组合导航方法。首先,根据IMU传感器数据特性,建立了基于扩展卡尔曼滤波的惯性导航系统(inertial navigation system,INS)模型,其次,基于NARX神经网络,建立了GPS/INS组合定位训练和预测模型,然后,基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、实时动态差分技术(real-time kinematic,RTK)、INS等技术,设计了智能网联汽车RTK高精度定位数据采集实验系统,并收集了实验数据。最后,对NARX网络训练误差和GNSS信号长时间失效情况下定位预测误差进行了讨论与分析。实验结果表明,该方法在GNSS信号失效5 min情况下,定位预测误差在2. 5 m以内,满足一般情况下,短、中、长隧道中智能网联汽车定位应用要求。     

基于J2ME和GPS模块的手机定位系统设计

利用蓝牙GPS模块,在智能手机上采用J2ME技术实现了手机定位系统.该系统由GPS模块、智能手机和地图服务器三大部分组成.GPS和手机之间采用蓝牙作为通信手段,手机和地图服务器采用Internet作为通信手段.智能手机上用J2ME技术开发定位软件,完成定位、通信和用户交互等功能.本文详细叙述了系统框图、工作原理和软件设计方法.