基于改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的智能無(wú)人車路徑規(guī)劃仿真研究

摘要：傳統(tǒng)的人工勢(shì)場(chǎng)法由于存在局部極小值問(wèn)題，使智能無(wú)人車無(wú)法到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。本文提出一種角度偏移的改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)方法來(lái)進(jìn)行避障的路徑規(guī)劃。介紹傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)模型，詳細(xì)介紹改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)方法，并且對(duì)改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行仿真，實(shí)驗(yàn)證明方法的有效性。

關(guān)鍵詞：智能無(wú)人車；路徑規(guī)劃；人工勢(shì)場(chǎng)法；避障；聲納傳感器

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言智能無(wú)人車是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題，避障算法更是研究的核心。此領(lǐng)域涌現(xiàn)出豐碩的成果：拓?fù)浞ǎz傳算法和人工勢(shì)場(chǎng)法[1]。其中，拓?fù)浞ㄊ菍⒁?guī)劃空間分割成拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上尋找起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的拓?fù)渎窂讲⒆罱K找到最優(yōu)路徑；遺傳算法是一種基于自然選擇和基因遺傳學(xué)原理的搜索算法，具有很強(qiáng)的魯棒性和并行處理能力，具有廣泛的應(yīng)用。

人工勢(shì)場(chǎng)法是由Khatib 于1986年提出的，假設(shè)目標(biāo)點(diǎn)對(duì)無(wú)人車產(chǎn)生引力，障礙物對(duì)無(wú)人車產(chǎn)生斥力，使無(wú)人車沿“勢(shì)峰”間的“勢(shì)谷”前進(jìn)。通過(guò)引力和斥力產(chǎn)生的合力作為無(wú)人車的加速力來(lái)控制無(wú)人車的運(yùn)動(dòng)方向和計(jì)算坐標(biāo)。但它存在局部最優(yōu)解，容易產(chǎn)生死鎖現(xiàn)象。本文針對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法提出一種改進(jìn)方法，當(dāng)無(wú)人車鎖死時(shí)，采用角度偏移法來(lái)改變運(yùn)動(dòng)的方向。

2傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)模型

無(wú)人車在勢(shì)場(chǎng)中的受力分析如圖1所示。斥力隨著與障礙物距離增加而單調(diào)遞減，引力隨著無(wú)人車與目標(biāo)點(diǎn)的距離增加而單調(diào)遞增，無(wú)人車沿著F合的方向運(yùn)動(dòng)，直到到達(dá)目標(biāo)位置為止[2]。

5結(jié)論

本文針對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法存在的局部極小值問(wèn)題，提出一種角度偏移的改進(jìn)算法，使智能無(wú)人車擺脫鎖死現(xiàn)象，順利到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。針對(duì)實(shí)際中無(wú)人車的聲納傳感器進(jìn)行介紹，通過(guò)仿真，驗(yàn)證了改進(jìn)算法的可靠性。

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