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基于卡尔曼滤波器和激光雷达的SLAM算法设计及运动学车辆模型下的自动驾驶MPC横向控制算法分析——含MATLAB代码

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简介:
本项目探讨了结合卡尔曼滤波器与激光雷达技术实现同时定位与地图构建(SLAM)算法,并研究在运动学车辆模型下基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶横向控制策略,附有详细MATLAB代码。 本段落深入研究了结合卡尔曼滤波器的激光雷达SLAM(同时定位与地图构建)算法,并针对自动驾驶车辆的横向控制提出了基于运动学车辆模型的MPC(模型预测控制)算法。文章不仅详细分析了这两种算法的理论基础,还通过仿真实验测试了它们在性能和鲁棒性方面的表现,为自动驾驶技术的研发提供了有价值的参考。 内容概要: 1. 介绍了卡尔曼滤波器在激光雷达SLAM中的应用及其优势。 2. 阐述了基于运动学车辆模型的MPC横向控制算法的设计思路。 3. 分析了算法在仿真环境下的性能表现和鲁棒性测试结果。 4. 讨论了算法的实际应用场景以及潜在改进方向。 适用人群: - 自动驾驶技术研发人员 - 机器人学与人工智能研究者 - 控制理论及应用工程师 - 相关专业的研究生和高年级本科生 使用场景: 1. 自动驾驶车辆的定位与导航。 2. 智能交通系统的开发与优化。 3. 机器人路径规划与控制。 4. 高级驾驶辅助系统(ADAS)的研发。 目标: - 提供一种结合卡尔曼滤波器和MPC的有效自动驾驶控制策略。 - 通过仿真实验验证算法的实用性和有效性。 - 推动自动驾驶技术在实际应用中的发展及创新。 关键词标签:卡尔曼滤波器,激光雷达SLAM,自动驾驶,MPC横向控制,运动学车辆模型,性能分析,鲁棒性测试。

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  • SLAMMPC——MATLAB
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    本项目探讨了结合卡尔曼滤波器与激光雷达技术实现同时定位与地图构建(SLAM)算法,并研究在运动学车辆模型下基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶横向控制策略,附有详细MATLAB代码。 本段落深入研究了结合卡尔曼滤波器的激光雷达SLAM(同时定位与地图构建)算法,并针对自动驾驶车辆的横向控制提出了基于运动学车辆模型的MPC(模型预测控制)算法。文章不仅详细分析了这两种算法的理论基础,还通过仿真实验测试了它们在性能和鲁棒性方面的表现,为自动驾驶技术的研发提供了有价值的参考。 内容概要: 1. 介绍了卡尔曼滤波器在激光雷达SLAM中的应用及其优势。 2. 阐述了基于运动学车辆模型的MPC横向控制算法的设计思路。 3. 分析了算法在仿真环境下的性能表现和鲁棒性测试结果。 4. 讨论了算法的实际应用场景以及潜在改进方向。 适用人群: - 自动驾驶技术研发人员 - 机器人学与人工智能研究者 - 控制理论及应用工程师 - 相关专业的研究生和高年级本科生 使用场景: 1. 自动驾驶车辆的定位与导航。 2. 智能交通系统的开发与优化。 3. 机器人路径规划与控制。 4. 高级驾驶辅助系统(ADAS)的研发。 目标: - 提供一种结合卡尔曼滤波器和MPC的有效自动驾驶控制策略。 - 通过仿真实验验证算法的实用性和有效性。 - 推动自动驾驶技术在实际应用中的发展及创新。 关键词标签:卡尔曼滤波器,激光雷达SLAM,自动驾驶,MPC横向控制,运动学车辆模型,性能分析,鲁棒性测试。
  • MatlabMPC
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    本项目提供了一种基于Matlab环境下的自动驾驶横向模型预测控制(MPC)算法实现。通过优化路径跟踪性能,该代码为车辆自主导航系统开发提供了有效工具。 根据Apollo开源框架中的MPC算法,将其改写成MATLAB的m函数,用于自动驾驶横向控制的仿真,并指导自动驾驶控制算法的开发。代码注释应清晰易懂。
  • 误差耦合——复现Apollo MPC
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    本文探讨了基于动力学误差模型的自动驾驶技术,重点在于实现车辆横纵向运动的精准控制,并详细复现了Apollo平台中的MPC(模型预测控制)算法。通过优化该算法,提升了自动驾驶系统的稳定性和响应速度,为复杂驾驶环境下的安全行车提供了有力保障。 本段落介绍了基于动力学误差模型的自动驾驶横纵向耦合控制方法,并使用了Apollo平台中的横向和纵向控制系统作为参考。该系统采用MPC(模型预测控制)算法,在一个控制器中同时处理横向与纵向,实现两者之间的协同控制。通过MATLAB与Simulink联合仿真进行测试验证。 在纵向控制方面,已经完成了油门刹车的标定工作,并能够跟踪五次多项式换道轨迹,效果良好。本段落包含三套代码:两套采用面向对象编程方式编写(一套仅对控制量施加约束条件;另一套则同时限制了控制量及其变化率),还有一套使用的是传统的面向过程编程方法。 以上内容构成了一个完整的横纵向耦合控制系统设计与实现方案,为自动驾驶车辆的精确路径跟踪提供了技术支持。
  • 由度:PID与MPC结合,Matlab Simulink与Carsim仿真教视频...
    优质
    本课程讲解了利用PID与MPC算法结合,基于车辆二自由度动力学模型进行自动驾驶横向及纵向控制的设计,并通过Matlab Simulink与Carsim软件实现仿真。适合对智能驾驶技术感兴趣的学员学习。 本研究基于车辆二自由度动力学模型探讨了自动驾驶中的横纵向控制策略,并结合PID与MPC算法进行融合设计。通过Matlab Simulink与Carsim仿真平台验证该方案的有效性,其中纵向采用百度Apollo的双环PID控制方法,而横向则参考其MPC控制技术实现。轨迹规划基于五次多项式函数形式。 研究结果表明,在车辆二自由度模型框架下进行S函数编程后,所设计的控制系统在侧向位移和纵向位移跟踪方面表现出良好的效果;同时,对于车速跟随也有不错的性能表现,尽管存在一定的误差。 实验采用的软件版本为Matlab Simulink 2021a与Carsim 2019.0。此外还提供了详细的仿真演示视频教程以帮助初学者理解整个控制策略的设计流程及实现细节,并附有相关参考资料供进一步研究使用。
  • 利用PreScan、ROSSimulink实现用StanleyMPC).rar
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    本资源提供了一套结合PreScan、ROS与Simulink的框架,用于开发自动驾驶技术中的横向控制策略。采用斯坦利算法及模型预测控制(MPC)方法,助力高效实现智能车辆路径跟踪功能。 1. 资源内容:本资源包含基于PreScan、ROS、Simulink实现的自动驾驶控制算法(横向控制采用Stanley及MPC方法)的相关材料。 2. 适用人群:适合计算机科学、电子信息工程以及数学等专业的学生和学习者,作为参考资料进行参考性学习使用。 3. 解压说明:此资源需要在电脑端通过WinRAR或7zip等解压缩工具来提取文件。如果缺少相应的解压软件,请自行在网上搜索下载安装。 4. 使用声明:本资料仅供“参考资料”之用,并非针对特定需求的定制内容,所提供的代码仅供参考使用,不可直接复制粘贴。该资源可能无法完全满足所有人的具体要求,使用者需要具备一定的编程基础和调试能力来理解、修改及添加相关功能并解决可能出现的问题。鉴于作者目前在大公司工作繁忙,因此不提供答疑服务,请用户自行解决问题,在没有文件缺失的情况下概不负责,感谢您的理解和配合。
  • 扩展SLAM(EKF-SLAM)
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    EKF-SLAM是一种利用扩展卡尔曼滤波技术实现同时定位与地图构建的算法,在机器人领域广泛应用。 该程序是EKF SLAM的MATLAB实现,包含了环境构建和小车运动控制的部分。
  • 优质
    本研究聚焦于开发高效的自动驾驶车辆纵向控制算法,旨在实现精确的速度调节、平稳的加减速以及优化燃油效率,以提升驾驶安全性和乘坐舒适度。 这篇论文探讨了智能驾驶领域中的纵向控制算法,并特别关注卡车类车辆的纵向控制方法。
  • 系统综合管
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    本研究探讨了车辆自动驾驶系统中纵向和横向运动控制技术的融合方法,旨在提升驾驶安全性和舒适度。通过协调加减速及转向操作,实现高效、智能的道路行驶策略。 为了提升车辆自动驾驶系统的运动性能,本研究结合模糊逻辑与滑模控制理论设计了一种综合控制系统,用于协调管理前轮转向角度、发动机节气门开度、制动液压及主动横摆力矩等参数。该系统使车辆能够在期望速度下沿着理想道路轨迹行驶,并增强其在各种驾驶条件下的操控稳定性。仿真结果显示,这种纵向和横向运动的集成控制方法能够显著改善不同路况下的跟踪性能与动态响应能力,在自动驾驶应用中展现出有效性。
  • 研发---纵
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    专注于自动驾驶技术的研发工作,尤其在车辆动力学领域有着深厚的研究背景和实践经验。特别擅长于纵向动力学相关算法的设计与优化,致力于提升自动驾驶系统的性能和安全性。 辅助驾驶开发涉及算法设计与应用,其中车辆动力学是重要组成部分之一,特别是纵向动力学的研究。
  • Matlab RMSE-Self-Driving-Car-Unscented-Kalman-Filter: -无味...
    优质
    这段内容提供了一个用于自动驾驶系统中的无味卡尔曼滤波算法的Matlab实现,其中包括RMSE误差计算的代码。适合对自动驾驶技术感兴趣的研究者和开发者参考使用。 在本项目中,您将使用C++编写无味卡尔曼滤波器程序,通过嘈杂的激光雷达和雷达测量来估计非线性移动对象的状态。卡尔曼滤波器是一种强大的方法用于跟踪如行人或骑自行车的人等运动物体。 构建说明如下: 1. 克隆启动文件。 2. 在repo目录上创建一个名为“build”的构建目录:“mkdir build”。 3. 进入“build”目录:“cd build”。 4. 编译代码:“cmake .. && make”。 5. 运行程序:“./UnscentedKF”。 运行此操作后,会打开TCP端口:4567。启动模拟器并连接到监听端口。 选择项目1中的EKF和UKF选项,并点击“开始”按钮以启动模拟器。您应该在终端上看到消息已连接!!! 本项目的依赖项包括: - CMake 3.5或更高版本 - GCC/G++ 4.1或更高版本 可以通过Matlab脚本来生成额外的数据,用于计算均方根误差(RMSE)。此计算位于src/tool.cpp文件中。最终的RMSE数据集如下: 数据集1: RMSE<=