【摘 要】
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巡检无人车因为其高效、灵活、机动、多用途等突出优点被广泛使用在智能巡检系统中。巡检无人车的监控平台作为无人车和调度者之间实现人机交互的关键桥梁,需考虑用户的体验性,并且还需保证平台的功能性和可靠性。因此本文自主设计并研发一个人机交互友好、功能齐全的人机交互平台。本文以智能巡检无人车监控平台为研究对象,针对无人车运行区域的地理环境建模、路径规划方法、远程监控平台搭建等问题开展研究。具体研究内容如下:
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巡检无人车因为其高效、灵活、机动、多用途等突出优点被广泛使用在智能巡检系统中。巡检无人车的监控平台作为无人车和调度者之间实现人机交互的关键桥梁,需考虑用户的体验性,并且还需保证平台的功能性和可靠性。因此本文自主设计并研发一个人机交互友好、功能齐全的人机交互平台。本文以智能巡检无人车监控平台为研究对象,针对无人车运行区域的地理环境建模、路径规划方法、远程监控平台搭建等问题开展研究。具体研究内容如下:针对无人车监控平台任务需求,提出监控平台整体设计方案,对平台结构和功能进行系统分析,确定一套基于电子地图、卫星定位的导航方案,平台与巡检无人车通过无线网络连接,同时使用云台摄像机对车体周围环境进行实时监控,对监控平台的数据通信、解析、显示、存储、路径规划等功能模块进行详细的方案设计。针对无人车任务环境建模问题,设计基于GIS平台的无人车路网环境模型,建立道路拓扑结构,并设计数据库表结构,存储得到的拓扑关系,为巡检无人车路径规划算法结合实际环境提供清楚的路网模型。监控平台要求能够通过手动或自动的方式为巡检无人车规划生成预期的行进路线,为此开展巡检无人车路径规划算法研究;结合电子地图环境,本文对A*算法和人工势场法进行详细的研究和分析,并成功改进了传统的人工势场法,设计了新的斥力场函数和虚拟目标点选取方式,解决传统人工势场法存在极小值的缺点,使用MATLAB仿真证明了改进算法的正确有效性。最后通过分析对比,确定了结合路网拓扑结构的A*搜索算法为巡检无人车路径规划算法,并通过实际路网模型进行验证。远程监控软件平台的实现。使用C#编程语言进行巡检无人车监控平台软件开发。根据平台功能需求使用模块化设计,功能模块主要分为数据通信、数据显示、远程控制、路径规划和数据存储功能模块。平台实现数据实时采集、解析、存储、显示,路径规划与路径加载,以及通过监控平台对巡检无人车的远程动作控制、云台摄像头控制等功能。同时监控平台具有登录界面、主显示界面、路径规划界面和数据管理界面等软件界面,具有良好的人机交互性。以课题组研发的轮式巡检无人车为对象,进行监控平台的功能测试。实测结果表明,本平台性能稳定、运行可靠、界面友好。巡检无人车发送实时数据的接收、解析、分区域和形式显示等功能正常。能够远程监视并控制无人车运行状态,并可通过人工选取多目标点进行路径规划后下发路径点信息,由车载控制器完成路径跟踪,且达到预期效果。
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