王立昇臺灣大學:應用力學研究所林兆欣Lin, Chao-ShinChao-ShinLin2010-06-022018-06-292010-06-022018-06-292008U0001-3007200813290700http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/184743本論文的主旨為發展一戶外自動導航車系統，系統包含主控站、參考站和無人載具三個部份。無人載具整合了GPS接收機、電子羅盤、雙眼相機和四個超音波感測器等感測元件，導航車在行進過程中偵測到障礙物進入其安全範圍內時，可藉由感測器偵測並配合路徑規劃來進行避障，並往終點前進。載具之位置資訊利用全球定位系統（GPS）來取得，方位角則用電子羅盤輸出獲得，經由無線網路構成的各次系統資訊交換機制，使主控站得以監控載具行為。避障控制方面，我們利用超音波感測器和雙眼相機來偵測障礙物距離。雙眼相機係利用映射在相機的兩個影像平面上映射點的距離差，來計算出障礙物與相機之間的距離。在超音波感測器方面，利用VHDL語言配合FPGA開發板設計一控制四顆超音波感測器輸出入電路，再透過超音波感測器得到的距離資訊，判斷是否有障礙物在安全範圍內並配合路徑規劃理論使無人載具行向終點。在定位方面，為了提高定位的準確度，使用載波相位三次差分法（KGPS）進行定位。篇論文最後以具體實驗驗證所發展之系統確實可行。The main theme of this thesis is to develop an integrated navigation and control system for an unmanned vehicle. This system consists of three parts which are main- station, reference-station, and unmanned vehicle. There are various sensors on the vehicle such as a Global Position System(GPS), an electronic compass, a camera and four ultrasonic sensors. The vehicle uses the stereo-vision camera and ultrasonic sensors to detect the distance between the vehicle and the obstacle, electronic compass to measure the vehicle’s posture and GPS information to determine the vehicle’s position. The data exchange mechanism between sub-systems is set up through a wireless network.he task of obstacle avoidance and path-planning is using ultrasonic sensors and stereo-vision camera to detect the distance between obstacle and vehicle .Use these information from GPS, electronic compass and distance-detect sensors with vector field method to create the path，avoid the obstacle and go to the target . The operation of four ultrasonic sensors is designed by VHDL language and implemented by FPGA. The KGPS is used to set the vehicle’s position. Experimental results show the effectiveness of our proposed navigation and control methodology.誌謝 I要 IIbstract III錄 IV目錄 VI目錄 VIII一章 緒論 1.1內容簡介與文獻回顧 1.2論文架構 3二章 無人載具系統架構 4.1 載具硬體架構 5.2 載具軟體架構 10三章 感測器與導航系統 12.1.雙眼視覺系統 12.1.1雙眼相機基本參數 12.1.2距離偵測原理 13.1.3特徵點追蹤與設定 13.1.4影像金字塔 14.2 超音波測距系統 18.2.1 超音波感測器的操作原理 18.2.2 超音波感測器測距原理 19.2.3超音波感測器的輸入與輸出控制 20.3 GPS定位系統 21.3.1 載波相位三次差分定位 22四章 避障路徑設計原理 25.1 空間向量法 25.2 空間向量法-導引力的設定與合成 25.3 自動導航車避障路徑設計流程 28五章 控制器設計與實驗 30 5.1 無人載具運動方程 30.2 避障控制理論介紹 32.2 導航控制系統整合 28.3 實驗結果與討論 34六章 結論與未來工作 38考文獻 39application/pdf3834095 bytesapplication/pdfen-US避障無人載具路徑規劃obstacle avoidanceunmanned vehiclepath planningthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/184743/1/ntu-97-R95543024-1.pdf