基于改进人工势场法的车辆避障路径规划研究

发布时间：2023-03-12 07:06

　　随着汽车在世界的保有量不断增加,交通事故频发、道路拥挤和环境能源危机等一系列问题开始暴露在人们视线中,尤其是交通事故发生率一直居高不下。因为传感器技术和智能控制的快速发展,智能汽车被人们给予厚望。智能汽车可以减少或消除驾驶员失误行为,解决交通安全问题。其中,路径规划是智能汽车的核心技术,也是解决安全问题的前提条件。本文对传统人工势场规划算法进行研究,分析了传统人工势场法的原理,建立了引力势场模型和斥力势场模型。将智能汽车作为被控对象,进行人工势场受力分析,分析了传统人工势场存在的自身缺陷,目标不可达问题和局部极小值问题。通过在斥力势场函数中引入智能汽车和目标点的相对位置,解决了目标不可达问题,当汽车向目标点行驶,引力和斥力同时减小到零。考虑智能汽车的动态行驶环境,在人工势场中加入智能汽车和障碍物的相对速度和相对加速度影响因素,建立相对速度和相对加速度斥力势场,并更新智能汽车受到障碍物斥力影响的条件,使更符合实际驾驶情况。针对有道路边界限制的行驶环境,加入道路边界斥力势场,使其规划的路径保持在道路中,提高避障路径安全性。基于汽车的阿克曼转向原理,将人工势场法规划路径加以约束,使其更符合智...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景
    1.2 课题研究的意义
    1.3 路径规划国内外研究现状及分析
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
        1.3.3 国内外文献综述的简析
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 传统人工势场避障分析
    2.1 传统人工势场法
        2.1.1 引力势场函数
        2.1.2 斥力势场函数
        2.1.3 合力势场
    2.2 传统人工势场优缺点分析
    2.3 传统人工势场仿真验证
    2.4 本章小结
第3章 改进型人工势场车辆避障研究
    3.1 目标不可达和局部极小值
        3.1.1 局部极小值
        3.1.2 目标不可达
    3.2 改进斥力势场函数
        3.2.1 速度和加速度斥力势场
        3.2.2 道路斥力势场
    3.3 汽车运动学约束
        3.3.1 车辆运动学模型
        3.3.2 路径求解过程
    3.4 改进人工势场法仿真验证
        3.4.1 无道路边界规划仿真
        3.4.2 有道路边界规划仿真
    3.5 本章小结
第4章 基于遗传算法的路径跟踪最优控制
    4.1 车辆动力学模型
    4.2 基于LQR控制的路径跟踪
        4.2.1 反馈闭环控制
        4.2.2 前馈开环控制
    4.3 基于遗传算法优化权重矩阵参数
    4.4 本章小结
第5章 Presacn和 Matlab联合仿真及实车验证
    5.1 路径规划和跟踪仿真分析
        5.1.1 路径跟踪仿真
        5.1.2 路径规划验证
    5.2 主动避障实车验证
        5.2.1 智能汽车方案
        5.2.2 验证结果分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3761185