Automated driving systems require a high level of performance regarding environmental perception, especially in urban environments. Today's on-board sensors such as radars or cameras do not reach a satisfying level of development from the point of view of robustness and availability. Thus, map data is often used as an additional data input to support these systems. An accurate digital map is used as a powerful additional sensor. In this paper, we propose a new approach for vehicle localization using a lane map and a single-layer LiDAR. The maps are created beforehand using a highly accurate DGPS and a single-layer LiDAR. A pose estimation of the vehicle was derived from an iterative closest point (ICP) match of LiDAR's intensity data to the lane map, and the estimated pose was used as an observation inside a Kalmanfilter framework. The achieved accuracy of the proposed localization algorithm is evaluated with a highly accurate DGPS to investigate the performance with respect to lateral vehicle control.
Autonomous vehicles must obey the traffic laws in order to drive actual roads. Traffic signs erected at the side of roads explain the road traffic information or regulations. Therefore, traffic sign recognition is necessary for the autonomous vehicles. In this paper, color characteristics are first considered to detect traffic sign candidates. Subsequently, we establish HOG (Histogram of Oriented Gradients) features from the detected candidate and recognize the traffic sign through a SVM (Support Vector Machine). However, owing to various circumstances, such as changes in weather and lighting, it is difficult to recognize the traffic signs robustly using only SVM. In order to solve this problem, we propose a tracking algorithm with RANSAC-based motion estimation. Using two-point motion estimation, inlier feature points within the traffic sign are selected and then the optimal motion is calculated with the inliers through a bundle adjustment. This approach greatly enhances the traffic sign recognition performance.
More and more elderly and disabled people are using electric scooters instead of electric wheelchairs because of higher mobility. However, people with high levels of impairment or the elderly still have difficulties in driving the electric scooters safely. Semi-autonomous electric scooter system is one of the solutions for the safety: Either manual driving or autonomous driving can be used selectively. In this paper, we implement a semi-autonomous electric scooter system with functions of localization and path following. In order to recognize the pose of electric scooter in outdoor environments, we design an outdoor localization system based on the extended Kalman filter using DGPS (Differential Global Positioning System) and wheel encoders. We added an accelerometer to make the localization system adaptable to road condition. Also we propose a path following algorithm using two arcs with current pose of the electric scooter and a given path in the map. Simulation results are described to show that the proposed algorithms provide the ability to drive an electric scooter semi-autonomously. Finally, we conduct outdoor experiments to reveal the practicality of the proposed system.
Unmanned autonomous forklifts have a great potential to enhance the productivity of material handling in various applications because these forklifts can pick up and deliver loads without an operator and any fixed guide. There are, however, many technical difficulties in developing such forklifts including localization, map building, sensor fusion, control and so on. Implementation, which is often neglected, is one of practical issues in developing such an autonomous device. This is because the system requires numerous sensors, actuators, and controllers that need to be connected with each other, and the number of connections grows very rapidly as the number of devices grows. Another requirement on the integration is that the system should allow changes in the system design so that modification and addition of system components can be accommodated without too much effort. This paper presents a network-based distributed approach where system components are connected to a shared CAN network, and control functions are divided into small tasks that are distributed over a number of microcontrollers with a limited computing capacity. This approach is successfully applied to develop an unmanned forklift.
본 논문에서는 친환경 스마트가전 응용시스템을 위한 모바일 로봇 플랫폼인 Ecobot을 개발하였다. Ecobot은 Zigbee 네트워크로 홈 네트워크를 구성한 친환경 스마트 가전 응용시스템에서 쾌적 환경 감시 및 안내의 역할을 수행한다. 쾌적 환경을 위해 환경 감시 센서가 탑재되어 있으며, Zigbee 네트워크를 통해 스마트 가전기기와 연동하여 스마트 가전기기를 제어하여 쾌적 환경을 유지시킨다. 또한 URG-04LX 레이저 거리 센서를 이용하여 자율주행 및 충돌 회피를 통해 실내 환경을 감시하게 된다.
This paper describes a road-following controller using the proposed neural network for autonomous vehicle. Road-following with visual sensor like camera requires intelligent control algorithm because analysis of relation from road image to steering control is complex. The proposed neural network, relative similarity modular network(RSMN), is composed of some learning networks and a partitioniing network. The partitioning network divides input space into multiple sections by similarity of input data. Because divided section has simlar input patterns, RSMN can learn nonlinear relation such as road-following with visual control easily. Visual control uses two criteria on road image from camera; one is position of vanishing point of road, the other is slope of vanishing line of road. The controller using neural network has input of two criteria and output of steering angle. To confirm performance of the proposed neural network controller, a software is developed to simulate vehicle dynamics, camera image generation, visual control, and road-following. Also, prototype autonomous electric vehicle is developed, and usefulness of the controller is verified by physical driving test.
In this paper, a novel lateral control system is proposed for the purpose of improving lane keeping performance which is independent from GPS signals. Lane keeping is a key function for the realization of unmanned driving systems. In order to obtain this objective, a vision sensor based real-time lane detection scheme is developed. Furthermore, we employ a data fusion along with a real-time steering angle of the test vehicle to improve its lane keeping performance. The fused direction data can be obtained by an IMU sensor and vision sensor. The performance of the proposed system was verified by computer simulations along with field tests using MOHAVE, a commercial vehicle from Kia Motors of Korea.
This paper deals with the peer-to-peer data communication to connect each distributed levels of developed unmanned system according to the JAUS. The JAUS is to support the acquisition of unmanned system by providing a mechanism for reducing system life-cycle costs. Each of distributed levels of the JAUS protocol divides into a system, some of subsystems, nodes and components/instances, each of which may be independent or interdependence. We have to distribute each of the levels because high performance is supported in order to create several sub-processor computing data in one processor with high CPU speed performance. To complement such disadvantage, we must think the concept that a distributed processing agrees with separating each of levels from the JAUS protocol. Therefore, each of distributed independent levels send data to another level and then it has to be able to process the received data in other levels. So, peer-to-peer communication has to control a data flow of distributed levels. In this research, we explain each of levels of the JAUS and peer-to-peer communication structure among the levels using our developed unmanned ground vehicle.
Lookup-Table (LUT) based fuzzy controller for obstacle avoidance enhances operations faster in multiple obstacles environment. An LUT based fuzzy controller with Positive/Negative (P/N) fuzzy rule base consisting of 18 rules was introduced in our paper$^1$ and this paper shows a 50-rule P/N fuzzy controller for enhancing performance in obstacle avoidance. As a rule, the more rules are necessary, the more buffers are required. This paper suggests LUT sharing method in order to reduce LUT buffer size without significant degradation of performance. The LUT sharing method makes buffer size independent of the whole fuzzy system's complexity. Simulation using MSRDS(MicroSoft Robotics Developer Studio) evaluates the proposed method, and in order to investigate its performance, experiments are carried out to Pioneer P3-DX in the LabVIEW environment. The simulation and experiments show little difference between the fully valued LUT-based method and the LUT sharing method in operation times. On the other hand, LUT sharing method reduced its buffer size by about 95% of full valued LUT-based design.
이동로봇의 주행을 위한 초음파 센서 만에 의한 기존의 베이지안 지도 작성법은 초음파 센서 빔의 퍼짐 특성 등에 의해 굴곡이 많은 환경의 경우 양질의 지도가 형성되지 못한다. 이러한 문제의 개선을 위해 본 논문에서는 적외선 센서를 설치하여 초음파 센서 빔의 각 영역에서의 장애물에 대한 정보를 획득하고, 이 정보를 이용 퍼지 추론시스템에 의하여 초음파 센서에 의한 정보의 신뢰도를 구하여 베이지안 지도 작성법에 의한 결과에 융합시킴으로써 보다 정확한 환경 지도를 작성하는 방법을 제시하였다. 또한, 퍼지 추론 시스템을 최적화하기 위하여 유전 알고리즘을 사용하였다. 그리고 시뮬레이션 및 실제 실험에 의해 제안된 방법이 굴곡이 많은 환경의 경우 기존의 방법 보다 정확한 지도 작성이 가능함을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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