基于改进人工势场的智能车动态安全椭圆路径规划方法

摘要

针对传统人工势场法在智能车进行避障路径规划时极易出现的斥力参数难以标定、局部极值、势场力不平衡以及目标不可达等问题，提出一种基于改进人工势场的智能车动态安全椭圆路径规划方法。考虑到速度与跟踪误差关联性引入横向虚拟安全空间，构建基于动态补偿的横纵向椭圆动态安全距离模型，据此设置引斥力的作用范围，解决斥力参数难以标定的问题；基于高斯函数考虑位置矢量关系提出平衡因子和可变调节因子，解决局部极值、势场力不平衡以及目标不可达问题；设计模型预测控制器跟踪规划路径。试验结果表明：本研究提出的方法可有效解决传统人工势场法在智能车进行路径规划时出现的斥力参数难以标定、局部极值、势场力不平衡以及目标不可达等问题，同时与RRT^*算法相比，其算法运行效率提高69.5%,路径平均曲率降低62.2%,在单障碍物和多障碍物的车辆联合仿真规划场景中其平稳性和舒适性显著提高。实车试验结果表明算法可应用于实车路径规划。

关键词

路径规划 / 改进人工势场法 / 位置矢量 / 动态补偿 / 模型预测控制

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52362045); 广西科技重大专项资助项目(桂科AA23062053); 广西精密导航技术与应用重点实验室基金资助项目(DH202225)