智能驾驶教学实验系统

概述

目前，智能驾驶、智能制造、智慧测绘、智慧农业等行业都有自动驾驶和智能控制的应用参与。智能驾驶属于多学科交叉领域，研究难度高，有许多尚未攻克的难题，是国家大力推动研究的重点。但可移动机器人研究面临许多现实的阻碍，许多研究还停留在模拟推算阶段，缺乏合适的实践平台用以上手验证，自动驾驶涉及机械、电子、软件、导航、控制等方面，从零开始研究移动机器人，跨专业学习门槛高、周期长。需要具备可靠的硬件与专业的机器人操作系统，开展移动机器人研究应用应从一个成熟可靠的移动机器人平台开始。

组成

系统由智能驾驶教学实验系统、高精度组合导航定位教学系统、一键式RTK参考基准站、惯性导航原理教学演示系统等构成。智能驾驶教学实验系统（小车）包含了高性能控制电脑、激光雷达、双目立体深度相机等设备。采用模块化设计，各模块独立、拆装方便。预留接口，可安装超声波、红外热像仪、温湿度传感器、云台、机械臂等设备。

功能

(1)精准定位：通过北斗高精度（RTK）模块及其他辅助手段（惯性），小车实时定位精度高，满足室外自动行驶的需求；

(2)自主行驶：在室外，给定一个定点值，小车可自主行驶到预定位置；

(3)巡迹行驶：基于室外，预先画出行驶轨迹（轨迹坐标经纬度已知），小车可依靠高精度导航，自动沿已画定轨迹进行自主行驶；

(4)自动避障：遇到障碍物时，可绕过障碍物继续行驶。

(5)视觉跟随：可同时跟踪8种用户设定的不同颜色的物体，并保持跟随。

(6)远程监控：运行数据实时上传到远程服务器，实时监控运行状态；

(7)路径规划：选定起点终端点，自主选择最佳行驶路径。

(8)远程配置及图传：可设定手机WIFI热点，进行手机（IPAD）远程配置及控制小车。

特点

可开展全面的教学实验及科学研究内容，包括智能驾驶、组合导航定位、惯性导航原理等，涵盖了测绘地理信息技术、导航原理、控制原理、激光探测、视觉成像、3D重构、北斗卫星定位等相关课程的实验和研究内容；
智能驾驶教学实验采用了先进的ROS机器人操作系统可实现室内外高精度定位、路径规划、自动导航、自动循迹、自动避障等功能；
组合导航定位教学实验系统设计为相对独立的系统，基于双天线GNSS高精度组合导航系统比之单天线定位有更多的优势，在改善方位观测的同时还能有效提高定位精度，
结合了惯性导航原理教学演示系统，解决了导航教学实验中不够形象生动，原理教学中学生难以理解的痛点，使得教学实验内容更加丰富；
系统中配置了双目立体深度相机，可配合全系统完成联合实验，同时可以独立开展基于视觉的SLAM室内导航的教学实验内容；
提供了激光雷达SLAM室内导航的教学实验的独立内容，使得高精度的3D重构的教学实验方便实施；
提供全面开放的源代码和软件程序，提供详细的教学实验大纲和实验方法指导手册和资料；
系统采用模块化设计，接口丰富灵活，可扩展性强，可方便地扩充各种传感器教学实验内容；系统不但适用于测绘地理类专业和导航与控制及相关专业的教学实验，而且也可以为教师和学生从事相关的科学研究、相关竞赛项目提供可靠的实验平台。

应用

应用软件定制化ROS机器人操作系统,全部开源，包含完整的机器人感知、认知、决策、控制几大核心模块应用。在此基础上可以完成教学和科研的相关实验内容，能够完成轮式机器人的机械结构、传动结构、电机控制、电气原理、运动控制实验；基于轮式机器人的运动优化和运动学方法实验；采用传感器采集数据实验；多传感器融合技术研究实验；轮式机器人操作系统实验；SLAM算法实验；SLAM构建环境地图实验；移动机器人SLAM先进算法研究实验；机器人定位、路径规划、避障算法实验；机器人目标检测、图像识别、视觉追踪、视觉跟随研究实验；移动机器人定位、避障、导航技术研究实验；北斗导航基本原理实验、GNSS/INS 组合导航构成及原理实验；北斗及惯性组合导航解算方法科学实验；基于人工智能与互联网技术的机器人应用研究科学实验；智能网联、多车协同科学实验等。