一、课题简介：

全路况智能无轨列车指领航车有人驾驶，其余各节车辆基于智能控制系统跟随领航车如同火车一样保持同轨迹自动成列行驶，从而成倍的提升运载效率并降低客货运输成本。因其巨大的社会经济价值，大众、特斯拉等世界著名汽车公司及MIT、清华等国际顶级科研机构均投入巨量资源进行研发，但由于现有技术多依赖各种形式的车路协同设施，使其应用场景受限，相关技术进术进展有限。

我公司突破现有技术束缚，基于独创的算法体系和技术方案，成功研制了世界首列全路况智能无轨列车，无需任何形式的车路协同设施，也不需要激光雷达、摄像头、卫星定位等感知器件，基于车辆运动参数持征，基于独 创的算法体系对各节车辆的智能转向、驱动、制动控制，可控制汽车列车如同火车一样在任意普通道路上保持同轨迹自动成列行驶。众所周知，火车列车的运输成本不及汽车的十分之一，如能控制无轨列车如同火车一样行驶于普通道路，每年可为国家节省上万亿的客货运输成本，减少上亿吨的原油消耗及数亿吨的二氧化碳排放，对促进我国经济社会发展，保障国防运输安全均具有重大的战略意义。

智能无轨列车控制系统是该课题的核心系统，主要用于控制车辆的智能转向、智能制动和智能驱动，从而实现列车智能控制。

主要包括轨迹解算模块、轨迹规划控制模块、车间高精定位模块和协同安全控制模块；需要通过嵌入式系统开发，高精度机器视觉定位、BEV人机交互、列车设计与运动仿真等子系统加以实现。

二、学生所需承担的工作职责：

（1）嵌入式系统的开发

基于STM32采集各类传感器的数据，基于给定的算法对车辆进行转向、驱动、制动控制。

传感器主要包括电机转角编码器、车间定位绝对转角编码器、6轴陀螺仪；执行器主要包括EPS助力转向器、驱动电机、制动模块；通讯协议主要为485、CAN通讯。

（2）机器视觉车间高精定位

基于安装于前后车辆的APRILTAG定位标签，采用摄像头猎取各标签的三维坐标，通过坐标变换算法精准获取前后车辆间的相对位置信息；

（3）轨迹控制

基于给定的轨迹，通过EPS（电子助力转向系统）控制车辆转向，使其跟随领航车轨迹行驶。控制算法需融合PID、PP、LQR、MPC等算法。

（4）车辆机械结构设计及仿真。采用SD、PROE、CATIA等软件进行车辆结构设计，并对其进行运动分析仿真。仿真软件如ANSYS、CARLA等。

（5）BEV及图形界面开发，通过在车辆四周布设鱼眼摄像头，通过相机标定及图像处理融合拼接获取列车周围360度环视信息，并显示于车载显示屏。该系统采用LINIX操作系统。