rezumat teza razvan luca ro

Download Rezumat Teza Razvan Luca RO

Post on 20-Jul-2015

72 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA DIN SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE

TEZ DE DOCTORAT -REZUMATCONTRIBUII PRIVIND SISTEMELE DE NAVIGAIE A VEHICULELOR AUTONOME

CONDUCTOR TIINIFIC, Prof. Dr. -Ing. Carmen SIMION

DOCTORAND, Dipl. -Ing. Rzvan LUCA

Sibiu, 2011

Universitatea Lucian Blaga Sibiu

Investete n oameni! PROIECT FINANAT DIN FONDUL SOCIAL EUROPEAN ID proiect: 7706 Titlul proiectului: Creterea rolului studiilor doctorale i a competitivitii doctoranzilor ntr-o Europ unit UniversitateaLucian Blaga din Sibiu B-dul Victoriei, nr. 10. Sibiu

TEZ DE DOCTORAT -REZUMATCONTRIBUII PRIVIND SISTEMELE DE NAVIGAIE A VEHICULELOR AUTONOME

Conductor tiinific: Prof. Dr. -Ing. Carmen SIMION

Doctorand: Dipl. -Ing. Rzvan LUCA

Sibiu, 2011

Ministerul Educaiei, Cercetrii i Tineretului Universitatea Lucian Blaga din Sibiu Rectoratul Universitii B-dul Victoriei Nr. 10, 555024 Sibiu, Romnia

COMPETENA Comisiei de doctorat, numit prin Ordinul Rectoratului Universitii Lucian Blaga din Sibiu Nr. 102 din 30 septembrie 2011

PREEDINTE: CONDUCTOR TIINIFIC: REFERENI:

Prof. Dr. -Ing. Ioan Bandrea Universitatea Lucian Blaga din Sibiu Prof. Dr. -Ing. Carmen Simion Universitatea Lucian Blaga din Sibiu Prof. Dr. Rer. Nat. Fritz Trster Heilbronn University / Germania Prof. Dr. -Ing. Noura Barbu Lupulescu Universitatea Transilvania Braov Prof. Dr. -Ing. Laurean Bogdan Universitatea Lucian Blaga din Sibiu

Eventualele aprecieri sau observaii v rugm s le trimitei pe adresa Universitii Lucian Blaga din Sibiu.

PREFA

Formarea profesional i personal depinde de aprecierea celor din jur i a voinei proprii a fiecrei persoane. Fie c este vorba de un cuvnt care s ajute la dezvoltarea unei idei sau a unei idei n sine care urmeaz a fi dezvoltat, oamenii interacioneaz i i confirm statutul unul altuia prin comunicare, prin munc, prin colegialitate. Existm practic prin cei care ne confirm acest lucru. Cercetarea tiinific, realizarea conceptului i elaborarea prezentei teze de doctorat nu ar fi fost posibile fr sprijin din partea oamenilor implicai n mod direct sau indirect, care s critice productiv sau s aprecieze rezultatele. Mulumesc pe aceast cale conductorului tiinific Prof. Dr. -Ing. Carmen Simion pentru sprijinul, experiena din domeniul ingineriei mprtit i rbdarea duse n limitele profesionalismului pe ntreaga perioad a activitii mele de cercetare. Pentru sfaturile creative bazate pe experiena profesional care m-au ajutat pe ntreg parcursul cercetrii doresc s i mulumesc domnului Prof. Dr. -Ing Ioan Bondrea. M adresez de asemenea cu deosebit recunotin i mulumiri domnului Prof. Dr. Rer. Nat. Fritz Trster de la Heilbronn University, Germania , mentorul care a contribuit att la formarea mea profesional, ct i la cea personal. Cadrelor didactice din catedra de Tehnologia Construciilor de Maini a Facultii de Inginerie din Sibiu, ct i membrilor din comisiile de evaluare i examinare le mulumesc pentru recomandrile privind creterea calitii activitii mele de cercetare. Colegului Dipl. -Ing. Robert Gall doresc s i mulumesc pentru posibilitatea de a avea pe parcursul cercetrilor un partener de discuii n ceea ce privete abordarea tiinific a diferitelor tematici din cadrul proiectului i nu numai. Membrilor familiei i prietenilor le mulumesc pentru nelegerea, dragostea i sprijinul moral acordat pe perioada cercetrilor, oferindu-mi motivaia i condiiile necesare pentru realizarea i finalizarea tezei de doctorat.

Dipl. -Ing. Rzvan Luca

I

CUPRINS* / **1

Introducere ........................................................................................................................... 1 Obiectivele tezei .................................................................................................................. 2 Structura tezei ..................................................................................................................... 4 Capitolul 1: Stadiul actual ............................................................................................. 61.1. Studiu de pia, importana i aplicabilitatea vehiculelor inteligente autonome n industrie...................................................................................................................... 6 1.2. Evoluia vehiculelor autonome ................................................................................ 11 1.3. Principii de funcionare a celor mai semnificative vehicule specifice ghidate automat.......................................................................................................................... 13 1.3.1. Sisteme de ghidare cu reea de fire ................................................................. 15 1.3.2. Sisteme de ghidare cu magnei ................................................................. 16 1.3.3. Sisteme de ghidare cu Laser ..................................................................... 17 1.3.4. Sisteme hibrid.......................................................................................... 18 1.4. Domenii de aplicaie ale vehiculelor autonome........................................................ 18 1.5. Strategii de operare a AGV-urilor industriale........................................................... 22 1.6. Concluzii ................................................................................................................ 25

1 2 4 6 6 7 8 . . . 8 9 9 9 11 11 . 11 . . . . . 12 14 15 17 17 18 . 19 20 21 22 23 23 23 23 24 25 . . . .

Capitolul 2: Infrastructura vehiculelor inteligente autonome realizarea prototipului .................................................................................................... 262.1. Vehicul inteligent autonom non-holonomic .............................................................. 29 2.2. Realizarea prototipului ............................................................................................. 30 2.2.1. Platforma de rulare cu senzori de odometrie .............................................. 30 2.2.2. Senzori de detecie i ghidare .................................................................... 31 2.2.2.1. Senzori LASER ......................................................................... 31 2.2.2.2. Senzori ultrasonici ..................................................................... 32 2.2.3. Senzori odometrici.................................................................................... 34 2.2.4. Senzor video ............................................................................................. 35 2.2.5. Sistemul de achiziie de date, comand i control ...................................... 36 2.2.5.1. Comunicaia vehiculului pe principiul target-host ...................... 37 2.3. Concluzii ................................................................................................................. 42

Capitolul 3: Cartografierea i localizarea proprie ca procese simultane ale vehiculelor autonome .............................................................................................. 433.1. Conceptul de cartografiere i localizare simultan (SLAM) ..................................... 43 3.2. Extragerea trsturilor particulare din mediul de navigaie ....................................... 45 3.3. Asocierea de date ..................................................................................................... 46 3.3.1 Asocierea utiliznd cea mai apropiat vecintate (Nearest Neighbour) ...... 47 3.4. Localizarea vehiculului autonom ............................................................................. 50 3.5. Cartografierea mediului de navigaie n timp real ..................................................... 51 3.6. Construcia grafic a hrii virtuale. Realizarea simulrii .......................................... 53 3.6.1. Modulul vehiculului Vehicle ................................................................. 55 3.6.2. Modulul de control Vehicle control ....................................................... 56 3.6.3. Modulul senzorului Scanner .................................................................. 56 3.6.4. Transformarea global World coordinates.............................................. 57 3.6.5. Modulul de generare a hrii Map generation ......................................... 59 3.6.5.1. Algoritmi de calcul n procesul de cartografiere ......................... 62 3.6.6. Algoritmul mparte i mbin (split and merge) ...................................... 63 3.6.7. Regresie liniar ......................................................................................... 63 3.6.8. Algoritmul RANSAC ............................................................................... 64 3.6.9. Transformarea Hough ............................................................................... 641

*nr. pag. n teza; ** nr. pag. n rezumat

II

* / **2 3.6.10. Algoritmul de extracie a liniilor bazat pe tehnica DCE (Discrete curve evolution) extDCE ..................................................................... 65 3.6.10.1. Reducerea datelor prin fuzionarea liniilor cu proprieti comune ................................................................................................. 68 3.6.11. Extragerea reperelor din mediul de navigaie pentru localizarea vehiculului ......................................................................................................... 70 3.6.12. Modelul filtrului Kalman utilizat pentru corecia odometriei.................... 70 3.6.13. Utilizarea Filtrului Kalman Extins (EKF) pentru poziionare cu ajutorul reperelor............................................................................................................. 75 3.6.14. Modulul de planificare a traiectoriei Trajectory planning ..................... 77 3.6.15. Modulul de evitare a obstacolelor Track deviation" ........