[发明专利]全自主驾驶竞速小车及运行方法

权利要求书

1.一种全自主驾驶竞速小车，其特征在于，包括车模本体(含电池、舵机和电机)，所述车模本体设置有车载计算终端(2)，IMU模块(3)，激光雷达(4)和双目相机(5)，所述IMU模块(2)、激光雷达(4)、双目相机(5)通过USB分线器(7)与车载计算终端(2)相连。

2.根据权利要求1所述的全自主驾驶竞速小车，其特征在于，所述车模本体上设置有电子调速器(6)，所述电子调速器连接小车舵机和电机，实现小车速度和转向控制。

3.根据权利要求1所述的全自主驾驶竞速小车，其特征在于，所述车模本体前后部设置有缓震器(8)。

4.根据权利要求1所述的全自主驾驶竞速小车，其特征在于，所述车载计算终端为Nvidia Jetson Tx2平台，所述IMU模块为razor_imu_9dof，所述激光雷达为RPLidar激光雷达，所述双目相机为Zed双目相机。

5.根据权利要求2所述的全自主驾驶竞速小车，其特征在于，所述电子调速器为本杰明电子调速器，作为里程计使用。

6.如权利要求1所述的全自主驾驶竞速小车的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过笔记本电脑或手机与车载计算终端登录同一局域网，利用ssh协议与小车通信远程控制车载计算终端，获取相机图像、激光雷达点云和里程计等实时数据监测小车运行状态；

(2)用手柄连接车载计算终端，人工控制小车行驶，采集激光雷达、IMU位姿和里程计数据，并使用gmapping算法创建2维栅格地图；

(3)在建立的地图里，采用粒子滤波算法对小车进行精确定位；

(4)确定好小车在地图中的位置后，人工标注小车行驶目的点，小车自动运行路径搜索，实现两级A*搜索，第一级找到粗略路径，第二级使用启发式方法利用初始路径规划出一条更平滑的路径，实施路径跟随；

(5)通过激光雷达与双目相机数据判断前方是否有障碍物出现，若存在障碍物则对局部路径重新规划，继续路径跟随；

(6)车载计算终端对小车的实际运动位姿与期望运动位姿进行实时计算分析，并采用闭环控制算法对小车发送转向、加速、制动等控制命令；

(7)小车沿着既定路径到达目标点，返回步骤(3)。

7.根据权利要求6所述的全自主驾驶竞速小车的运行方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为给定初始位姿，初始化粒子群，采用高斯分布进行随机采样；根据运动模型模拟粒子运动；计算粒子评分，每个粒子的位姿即为假设的小车位姿，采用bresenham直线段扫面算法，可计算出粒子当前位置与障碍物之间的栅格占据集合，计算出的栅格占据集合与给定的地图进行匹配计算，从而对每个粒子进行评分，选择得分高的粒子作为该时间点的小车位姿；将评分低的粒子舍弃，将评分高且很接近的粒子都保留下来，并对评分高的粒子进行复制，保持粒子数量不变。