基于传感器信息融合的智能小车避障设计.pdfVIP

I旦．握蒙复婴寰………………………． 基于传感器信息融合的智能小车避障设计 长沙民政职业技术学院刘怿恒欧亚军 【摘要l本文分析了在智能小车的轨迹拉制中的多传蓐嚣数据融台技术和基本原理，以及相应的数据融合结构，并结台智能小车的避障问题，利用模糊神经网络 琢理研究了一种用于小车避障运行的轨迹控制方法。量后以实倒给出了智能小车避障设计的算例。 【关键词】传愚羼；数据融合；智能小车；避障 1，概述 合。无反馈分布式融合模式需要对每个传 节点与输入向量分量之间实现连接。③定 智能小车实际上是一类轮式移动机器 感器的数据都进行滤波分析，并完成对各 义隶属函数层。以语占变晕值构成隶属函 人，其运行原理是依据单片机程序来自动 传感器的局部信息融合，最后再实现对多 数层的节点，与输入层的连接权值固定为 实现行使、转向、加速等运动形式。因此 个传感器数据的融合。这类数据融合方式 1，节点闽值为0。④定义规则层。每一条 对智能小车运动方式的控制属于机器人学 的优点是小需要太大的通信开销，融合速 模糊控制规则定义为一个节点．节点的输 的范畴。对智能小车运动轨迹的控制主要 度较快。所需的存储空间也较小。②反馈 出为隶属函数的输出。 依赖于传感器的信息采集技术和智能控制 分布式融合。反馈分布式融合的基本原理 4．实例应用 技术。而在智能小车的运动轨迹控制问题 和无反馈分布式融合类似，但每个传感器 4．1硬件 中的一个重要问题是如何实现其自动避 多了一个信息反馈通道，可提高预测和状 在本例中，智能小车所采用硬件平台 障。要完成这一任务，需要解决两个方面 态估计的精度，但需要更太的通信开销。 的问题，一是利用传感器准确的收集小车 ③集中式融合。集中式融合的主要特点是 马达130，驱动芯片型号为TA7267，驱动 所在的环境信息，二是将环境信息自动处 对所有传感器采集的信息进行状态的估计 芯片与单片机相连，其输出端和马达直流 理后变成控制信息。实践表明，采用的单 和预测。通过对每个传感器采集信息的检 电机连接，从而实现对小车的方向控制， 一的传感器技术已经不能满足收集充足环 测判定来实现对所有传感器信息的综合判 小车通过两轮驱动。 境信息的需要．而需要多种类型的传感器 定。由于采用了所有传感器的全部信息， 小车采用的传感器有两种类型：超声波测 相配合．从而获得准确的环境信息。对这 因此这类融合方法的精度较高，但也需要 距系统和红外传感器系统。超声波测距系 些通过多种类型传感器获得的环境信息的 更高的硬件配置。④反馈并行融合。这类 统的型号为TCT40—10T／R，红外传感器的 处理需要实现不同数据的之间的整合，即 数据融合结构综合了以上■类融合结构的 型号为索尼CX20106。 需要利用多传感器的数据融合技术。常用 优点，对局部、整体的数据处理效率和精 4．2传感器数据融合规则 的数据融合技术如传统的卡尔曼滤波法、 度都很高．但对硬件和数据关联技术等要 在采用了5路超声波测距系统后，基本 D-S证据推理等，但其核心思想是一致求也较高，是一类重要的研究方向。 上可以对小车周围的障碍状况有比较可靠 的，即通过对多种信息的融合来实现对目 2．2基于多传感器信息的数据融合方 的了解，红外传感器的作用是为了弥补超 标的识别和跟踪。采用基于多传感器的数 法 声波测距系统的盲区。对这两类传感器所 据融合技术已经成为智能小车避障控制中 基于多传感器信息的数据融合方法主 采集数据的处理方式为：①超声波测距系 的重要研究方向。在本文中将以多传感器 要分为两类．一是基于概率统计的方法， 统和红外传感器同时工作：②若红外传感 的数据融合技术为基础，研究智能小车的 如统计决策法、贝叶斯法等，二是人工智 器的有效探测距离内发现障碍，以红外传 避障问题。 能方法，如模糊控制法、人工神经网络、 感器的数据为准；③其他情况以超声波测 2．基于多传感器的数据融合 D—S证据推理等。每种方法可参考有关文 距系统的探测值为准。 基于多传感器的数据融合技术需