基于人工势场法的复杂环境下多无人车避障与编队控制

摘要

针对动态、密集障碍物等复杂环境下多车避障与编队控制存在的容易与障碍物碰撞、编队不稳定等问题，提出一种基于势场法的多车避障与编队控制方法.修改引力势场函数使引力大小在距离较大或较小时收敛于某一值，解决前期引力过大引起的无人车与障碍物碰撞以及目标点不可达问题；采用更平滑的斥力计算公式对斥力势场函数进行优化，解决无人车距离障碍物过近时斥力过大引起的无人车在障碍物附近徘徊的问题；定义编队稳定力使编队前进过程中保持稳定队形的同时解决传统人工势场法存在的局部极小值问题；引入动态障碍物速度斥力势场与障碍物数量稀疏区域引力势场使编队在复杂环境下具有更高的避障与路径规划成功率.通过仿真实验与传统人工势场法以及改进后的算法进行对比，实验结果表明：本文方法在复杂环境下能够维持编队稳定性，具有较高的抗干扰能力；相较于传统算法与文献算法在动态障碍物环境下避障成功率分别提高了35%与10%,在密集动态障碍物环境下分别提高了55%与10%;能够在密集动态障碍物环境下躲避障碍物规划出合理的路径.

关键词

人工势场 / 编队控制 / 避障 / 动态障碍物 / 密集障碍物

基金资助

陕西省自然科学基金基础研究计划资助项目（2023-JC-YB-018）