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通用網(wǎng)絡(luò)啟用無人駕駛車輛系統(tǒng)的開發(fā)

介紹了一個(gè)用于無人駕駛車輛測(cè)試的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行通信和控制，能夠?qū)Χ噍v不同類型的車輛進(jìn)行同時(shí)控制。系統(tǒng)采用一個(gè)基于Arduino的商用自動(dòng)駕駛儀（ArduPilot）實(shí)現(xiàn)基本水平的自主性，ArduPilot通過由串行通信發(fā)送的MAVLink協(xié)議命令能夠達(dá)到遠(yuǎn)程車輛控制。

傳統(tǒng)的消息發(fā)送通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線串行調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)。由于這種發(fā)送方式受到帶寬和靈活性的限制，因此提出了一種改進(jìn)的方法，該方法通過在每輛車內(nèi)安裝一個(gè)內(nèi)嵌的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用一個(gè)用戶自定義的Node.js程序（MAVNode）對(duì)車載MAVLink消息進(jìn)行編碼和解碼，允許通過無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）進(jìn)行局域網(wǎng)通信。討論了一系列硬件的配置問題，包括傳統(tǒng)WiFi和長(zhǎng)距離Ubiquiti airMAX無線路由器的使用。此外，還對(duì)軟硬件在環(huán)測(cè)試進(jìn)行了討論。

所開發(fā)的測(cè)試系統(tǒng)加快了高層次控制算法開發(fā)與測(cè)試。由于每個(gè)車輛由網(wǎng)絡(luò)啟用，因此網(wǎng)絡(luò)中任何設(shè)備都能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取或命令發(fā)送。由于采用COTS組件，該系統(tǒng)開發(fā)成本低，同時(shí)很容易整合到一系列車輛中。由于APM發(fā)展完善并具有很強(qiáng)的魯棒性，該系統(tǒng)的使用使得實(shí)車測(cè)試更容易、快速和安全。

研究中采用了四旋翼對(duì)一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行視覺跟蹤試驗(yàn)，并通過一個(gè)遠(yuǎn)程Matlab安裝程序進(jìn)行圖像處理與控制。試驗(yàn)結(jié)果表明，所開發(fā)的系統(tǒng)作為一個(gè)外部傳感器具有高頻帶網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)，同時(shí)能夠進(jìn)行外接圖像處理。但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并不能保證最大通信靈活性，其同樣會(huì)增加系統(tǒng)延遲，并且這種延遲與網(wǎng)絡(luò)布局的復(fù)雜度成正比。這種延遲表明，該系統(tǒng)不適用于在高頻帶系統(tǒng)進(jìn)行低水平控制；該系統(tǒng)作為用于高水平的控制（如軌跡規(guī)劃、多車云集等）將不會(huì)成為問題。

Matthew Coombes et al. Control, UKACC International Conference on, 2014.

編譯：王迪