智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)是專門為用戶解決疑難問題的，非常具有代表性，在客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型前，我們一般建議用戶先看下智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)。這樣能對(duì)用戶選型有非常大的幫助。
智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)
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智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)控制處理器與中央處理器構(gòu)建雙處理器模塊，完成小車任務(wù)規(guī)劃與系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制。通過內(nèi)置Ubuntu操作系統(tǒng)，配置機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS，通過ROS有效完成對(duì)機(jī)器人的多任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，同時(shí)提供通信、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互以及外圍傳感器拓展的接口。
小車采用直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最大負(fù)載可達(dá)25kg。通過設(shè)計(jì)麥克納姆輪，保障小車在不同空間環(huán)境條件下均可自由的運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)控制方法上，小車采用方向舵機(jī)控制前輪完成小車方向調(diào)整，可實(shí)時(shí)快速完成對(duì)小車航向信息的修正與調(diào)整。小車在實(shí)際運(yùn)行過程中，其最小轉(zhuǎn)彎半徑為0m，最大爬坡角度為25°，可滿足一般室內(nèi)與室外場景的應(yīng)用需求。
系統(tǒng)配置大容量鋰電池，采用22.2V 10Ah鋰電池對(duì)小車進(jìn)行供電，滿足移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)與室外環(huán)境條件下長時(shí)間自主測試與作業(yè)的需求。系統(tǒng)最長工作時(shí)間可達(dá)10小時(shí)。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多路電壓檢測單元，對(duì)系統(tǒng)充放電過程以及過壓、欠壓、短路等情況進(jìn)行監(jiān)測，保障產(chǎn)品的用電安全。
智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)主要功能模塊
（1）運(yùn)動(dòng)控制模塊
在機(jī)器人中用到很多控制器和外設(shè),包括:處理器、激光雷達(dá)，STM32控制器，電機(jī)、編碼器、雙路驅(qū)動(dòng)、藍(lán)牙、PS2有線手柄、航模遙控、陀螺儀等，同時(shí)提供了串口1和CAN接口方便用戶拓展控制，這些控制器與控制器，外設(shè)與控制器之間的連接，如圖所示。
（2）ROS操作系統(tǒng)
ROS操作系統(tǒng)內(nèi)置于中央處理器內(nèi)，通過RTOS完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度與管理。具體任務(wù)調(diào)度管理流程如圖所示。RTOS任務(wù)調(diào)度器根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)決定任務(wù)的執(zhí)行順序，每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間很短，因此幾乎等效于所有任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，期間如果發(fā)生中斷則去響應(yīng)中斷。串口2中斷用于APP藍(lán)牙控制，串口3中斷用于接收ROS傳過來的信息。
（3）視覺感知系統(tǒng)
視覺感知系統(tǒng)由于獲取的信息量更多更豐富，采樣周期短，受磁場和傳感器相互干擾影響小，質(zhì)量輕，能耗小，使用方便經(jīng)濟(jì)等原因，在很多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中受到青睞。視覺傳感器將景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。目前，用于獲取圖像的視覺傳感器主要是數(shù)碼攝像機(jī)。
本產(chǎn)品采用深度體感相機(jī)完成機(jī)器人對(duì)環(huán)境信息的視覺檢測。深度相機(jī)是模擬人類視覺原理，使用計(jì)算機(jī)被動(dòng)感知距離的方法，通過從兩個(gè)或者多個(gè)點(diǎn)觀察一個(gè)物體，獲取在不同視角下的圖像，根據(jù)圖像之間像素的匹配關(guān)系，通過三角測量原理計(jì)算出像素之間的偏移來獲取物體的三維信息。得到了物體的景深信息，就可以計(jì)算出物體與相機(jī)之間的實(shí)際距離，物體3維大小，兩點(diǎn)之間實(shí)際距離。
（4）激光雷達(dá)
激光雷達(dá)是一種采用非接觸激光測距技術(shù)的掃描式傳感器，通過發(fā)射激光光束來探測目標(biāo)，并通過搜集反射回來的光束來形成點(diǎn)云和獲取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)光電處理后可生成為精確的三維立體圖像，能夠準(zhǔn)確的獲取高精度的物理空間環(huán)境信息，測距精度可達(dá)厘米級(jí)；它猶如一雙“眼睛”，讓機(jī)器人擁有實(shí)時(shí)感知環(huán)境的能力。
本系統(tǒng)采用思嵐A2激光雷達(dá)，為移動(dòng)小車完成測量半徑12米內(nèi)的環(huán)境感知，雷達(dá)通過每秒8000次激光測距，為移動(dòng)小車提供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的地圖構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)采用光磁融合技術(shù)徹底解決了傳統(tǒng)激光雷達(dá)因物理接觸磨損導(dǎo)致電氣連接失效、激光雷達(dá)壽命短的問題。
（5）SLAM地圖同步構(gòu)建
在移動(dòng)機(jī)器人中一個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)就是即時(shí)定位和建圖，也就是所謂的SLAM技術(shù)。其試圖解決機(jī)器人在未知的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如何通過對(duì)環(huán)境的觀測確定自身的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)構(gòu)建出環(huán)境的地圖。
SLAM系統(tǒng)一般分為五個(gè)模塊：傳感器數(shù)據(jù)、視覺里程計(jì)、后端、建圖及回環(huán)檢測。傳感器數(shù)據(jù)主要用于采集實(shí)際環(huán)境中的各類型原始數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中主要包括A1激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)等。視覺里程計(jì)主要用于不同時(shí)刻間移動(dòng)目標(biāo)相對(duì)位置的估算，包括特征匹配、直接配準(zhǔn)等算法的應(yīng)用。后端主要用于優(yōu)化視覺里程計(jì)帶來的累計(jì)誤差，包括濾波器、圖優(yōu)化等算法應(yīng)用。建圖用于三維地圖構(gòu)建�；丨h(huán)檢測主要用于空間累積誤差消除。
傳感器讀取數(shù)據(jù)后，視覺里程計(jì)估計(jì)兩個(gè)時(shí)刻的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（Ego-motion），后端處理視覺里程計(jì)估計(jì)結(jié)果的累積誤差，建圖則根據(jù)前端與后端得到的運(yùn)動(dòng)軌跡來建立地圖，回環(huán)檢測考慮了同一場景不同時(shí)刻的圖像，提供了空間上約束來消除累積誤差。
激光雷達(dá)距離測量比較準(zhǔn)確，誤差模型簡單，且理論研究也相對(duì)成熟，落地產(chǎn)品更豐富。
（6）北斗定位導(dǎo)航
本系統(tǒng)選擇十軸GPS-IMU北斗導(dǎo)航定位傳感器，其通過雙頻定位，新增的頻段信號(hào)（B2a/L5）帶寬高、碼率大，折射及反射對(duì)其影響不大。此外，系統(tǒng)內(nèi)置智能電源控制，可實(shí)現(xiàn)靈活的電源模式和最低功耗，微電壓備份模式的使用，可以在不完全關(guān)閉電源的情況下實(shí)現(xiàn)極低功耗，同時(shí)也保留了深睡眠模式下與外部設(shè)備進(jìn)行通信的能力。
智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)特點(diǎn)和優(yōu)勢
（1）提供智能駕駛模擬平臺(tái)
配套提供智能駕駛模擬平臺(tái)，部署常見的道路標(biāo)識(shí)和設(shè)施，為智能機(jī)器人的測試和研究提供一個(gè)全方位、多功能的場景。
（2）模擬平臺(tái)中可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)約車功能
在中央計(jì)算節(jié)點(diǎn)中部署管理后臺(tái)，可支持乘客預(yù)約、車輛位置分析、最優(yōu)車輛調(diào)度、車輛到達(dá)提醒、乘客送達(dá)確認(rèn)等功能。
（3）可提供多機(jī)協(xié)同建圖功能
在中央計(jì)算節(jié)點(diǎn)中部署RBot-Multi多機(jī)協(xié)同軟件，支持通過中央計(jì)算節(jié)點(diǎn)管理多臺(tái)智能機(jī)器人，實(shí)時(shí)查看所有機(jī)器人的在線狀態(tài)、實(shí)時(shí)位置、當(dāng)前任務(wù)等信息。
（4）配置北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)
在機(jī)器人中植入北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)相關(guān)的芯片和硬件模塊，可以使得機(jī)器人走向室外，在外部空間具備定位和導(dǎo)航功能。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)作為國家的戰(zhàn)略性系統(tǒng)，在移動(dòng)機(jī)器人中進(jìn)行該類課題的研究，具有前瞻性意義。
（5）部署深度學(xué)習(xí)算法，支持進(jìn)行復(fù)雜場景的分析
內(nèi)置邊緣計(jì)算終端，部署常用的深度學(xué)習(xí)軟件框架，支持在后期進(jìn)行復(fù)雜場景的圖像處理和分析，比如各類標(biāo)識(shí)、目標(biāo)的特征提取和分析
智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)智能駕駛平臺(tái)
可配置智能駕駛平臺(tái)，支持車道線識(shí)別、車道保持、交通燈識(shí)別、交通標(biāo)志識(shí)別、行人識(shí)別等功能，并提供模擬網(wǎng)約車系統(tǒng)，支持乘客預(yù)約、車輛位置分析、最優(yōu)車輛調(diào)度、車輛到達(dá)提醒、乘客送達(dá)確認(rèn)等功能。用戶可依托該平臺(tái)，進(jìn)行其他智能駕駛相關(guān)功能的測試與開發(fā)。
平臺(tái)具有如下功能：
（1）設(shè)置有模擬車行道，含十字路口、交通信號(hào)燈、標(biāo)識(shí)牌、圍擋，以及其他障礙物等，搭建模擬平臺(tái)；
（2）可同時(shí)容納多臺(tái)智能機(jī)器人同時(shí)運(yùn)動(dòng)；
（3）模擬平臺(tái)中設(shè)置有乘客上車點(diǎn)，并提供交互式屏幕，可實(shí)時(shí)預(yù)約車輛；
（4）提供智能駕駛模擬軟件系統(tǒng)，支持乘客預(yù)約、車輛位置分析、最優(yōu)車輛調(diào)度、車輛到達(dá)提醒、乘客送達(dá)確認(rèn)等功能。
智慧城市自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景系統(tǒng),智慧城市無人駕駛模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（1）ROS操作系統(tǒng)
l ROS操作系統(tǒng)配置
l ROS功能包的創(chuàng)建及編譯
l ROS消息與服務(wù)
l ROS消息發(fā)布器與訂閱器
l ROS在多機(jī)器人上的使用
（2）北斗導(dǎo)航定位實(shí)驗(yàn)
l 北斗導(dǎo)航定位原理
l 衛(wèi)星定位信號(hào)的接收與解析
l 經(jīng)緯度坐標(biāo)的理解與轉(zhuǎn)換
l GPS自主導(dǎo)航
l 衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)與UTC轉(zhuǎn)換
l 導(dǎo)航坐標(biāo)系變換
l 衛(wèi)星鐘差計(jì)算
l 北斗接收機(jī)授時(shí)解算
（3）移動(dòng)機(jī)器人控制實(shí)驗(yàn)
l 相機(jī)標(biāo)定
l 動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟隨
l 基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)控制
l 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
l 視覺巡線
l Gmapping建圖
l 激光雷達(dá)建圖與導(dǎo)航
l 交通燈識(shí)別
l 交通標(biāo)志識(shí)別
l 車道識(shí)別實(shí)驗(yàn)
l 人臉追蹤
（4）機(jī)器人檢測與感知實(shí)驗(yàn)
l 移動(dòng)機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)
l 機(jī)器人視覺感知
l 移動(dòng)機(jī)器人自主定位與姿態(tài)傳感
l 移動(dòng)機(jī)器人未知環(huán)境感知
l 移動(dòng)機(jī)器人視覺測距
l 移動(dòng)機(jī)器人衛(wèi)星導(dǎo)航定位
l 移動(dòng)機(jī)器人航向角測量
（5）機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
l 基于線性回歸的房價(jià)預(yù)測
l 基于K近鄰聚類方法的電影分類
l 基于Adaboost馬疝病識(shí)別
l 基于EM算法硬幣拋擲概率預(yù)測
（6）機(jī)器學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)
l 基于SVM的交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 基于深度學(xué)習(xí)的車道線檢測與自適應(yīng)巡航設(shè)計(jì)
l 基于樸素貝葉斯的移動(dòng)機(jī)器人自助避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 基于CNN與SVM的交通標(biāo)志的識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 基于HOG與SVM的交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 基于深度學(xué)習(xí)的車道線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（7）移動(dòng)機(jī)器人控制課程設(shè)計(jì)
l 移動(dòng)機(jī)器人智能路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)
l 車道智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 移動(dòng)機(jī)器人智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)
l 多傳感器融合與智能決策控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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