基于角速度約束的無人地面車輛路徑規劃算法

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基于角速度約束的無人地面車輛路徑規劃算法

路徑規劃算法可以為無人駕駛車輛尋找合適的路徑，還有助于保持控制系統的穩定性。在眾多路徑規劃算法中，基于柵格地圖的路徑規劃算法由于其可以保持無人駕駛車輛較好的控制穩定性，因而得到廣泛應用。然而，目前所使用算法生成的歐式群SE （2）柵格地圖沒有考慮車輛性能的影響；生成的歐式群SE（3）柵格地圖也僅考慮了車輛的航向角。此外，這些算法在每個方向節點往往產生恒定的轉角，為了獲得更高的角分辨率，需要對柵格地圖進行放大。基于Theta*算法利用橫擺角速度和航向角給出了一種新的適用于無人駕駛車輛的路徑規劃算法，即ARC-Theta*算法。該算法中通過限制視線的范圍和約束角速度來反映車輛的轉向能力，算法中的視線函數不斷檢測當前的角速度是否超出預設的最大角速度，超出時視線函數則反饋一個錯誤信號，實現車輛的實時調節。

利用C++軟件和Open CV軟件對新提出的算法進行仿真，同時模擬Theta*算法和3DA*算法。利用蒙特卡洛算法生成隨機柵格地圖，隨機柵格地圖共有500×250個像素點，每個像素點分辨率為1m，對每種算法進行了2000次不同初始狀態和目標下的模擬，模擬行駛速度范圍為10～20m/s，最大偏轉角速度為0.39°/s。試驗結果表明，所提出的算法考慮了車輛性能的影響，與傳統的路徑規劃算法相比縮短了計算時間，同時也提高了車輛性能。實車試驗也驗證了該算法的有效性。該算法同樣適用于無人駕駛車輛的全局路徑規劃，下一步的研究將該算法應用在障礙物是車輛時的情況。

刊名：Ocean Engineering（英）

刊期：2014年第84期

作者：Hanguen Kim et al

編譯：王祥