地面无人平台的越野地形可行驶性分析方法研究

针对地面无人平台在越野环境中的认知与自主导航问题，本项目拟开展基于图像与激光点云信息融合的地面无人平台越野地形可行驶性分析研究。本项目以地面无人平台自主导航行驶需求为牵引，研究工作拟主要针对以下五个方面展开：（1）基于自然环境中边缘轮廓特征的图像与3D点云空间配准问题；（2）基于Space Carving Kernel曲线拟合与自监督学习视场扩展的地形估计问题；（3）基于可控制的隐Markov随机场的彩色点云越野行驶环境语义表示问题；（4）基于图象与3D点云信息融合的可行驶道路生成问题；（5）行驶空间实验验证平台的构建与跑车验证实验。基于以上内容的研究成果，提高地面无人平台在越野环境中的自主导航与行驶能力，提高地面无人平台的环境适应性。

本项目按照申请报告的研究计划，实现了基于行驶空间架构的地面无人平台越野地形可行驶性分析体系方法，主要研究成果包括：提出了基于温控镂空发热网的热像仪与3D激光雷达配准方法；提出了地面无人平台RGB-I-D信息在线空间配准方法，实现基于自然环境特征的图像与3D点云空间配准；提出了基于点云分层和变尺度核函数模板的地形估计方法；提出了基于核函数与平台运动历史数据的3D激光点云实时地形估计算法，实现了地面无人平台实时越野地形估计；提出了基于图象与3D点云信息融合的障碍物地图生成及其路径规划方法；提出了基于等距曲线模型的多车道检测方法和基于统计分布与Hough变换的道路边缘提取方法；提出了结合三次Hermite样条曲线和车体运动学模型的局部路径规划算法，并实现了导航圆避障算法；提出了基于视觉与变径圆轨迹的地面无人平台自主泊车路径规划算法；提出了基于多源信息的地面无人平台路径规划与综合决策算法；提出了基于模糊推理机的地面无人平台运动控制方法；设计完成IN2Bot 地面无人平台；自2012年至今连续参加国家自然科学基金委主办的“中国智能车未来挑战赛”，2012年第7名；2013年第5名；2014年第11名；2014年参加总装备部“跨越险阻”地面无人平台越野挑战赛，获得优胜奖；发表已标注学术论文20篇，其中SCI论文3篇；申请发明专利13项，已授权4项；合作出版著作2部；研究团队获得共青团中央大学生“小平科技创新团队”称号；项目负责人分别应邀在IBCAST 2013和百度无人驾驶技术研讨会（2014）作大会特邀报告；相关研究成果获得国防科学技术进步二等奖1项。