[发明专利]一种基于算法融合的无人驾驶车辆避碰路径规划方法

说明书

一种基于算法融合的无人驾驶车辆避碰路径规划方法，通过人工势场算法实时计算障碍物对于车辆的斥力作用和目标点对于车辆的引力作用以得到车辆所收到的合力，根据合力计算得到控制车辆转向和速度的实时控制因素，通过实时控制因素控制车辆朝向目标点移动；在车辆陷入局部极小值状态时利用算法融合，采用BUG算法使车辆跟踪障碍物的轮廓并围绕障碍物边界移动，直到脱离局部极小值状态，之后再继续利用人工势场算法引导车辆向着目标点移动。对复杂且未知环境下的车辆避碰路径规划，使车辆能够在顺利躲避障碍物的前提下快速高效的抵达目标位置。

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域，具体的说是一种基于算法融合的无人驾驶车辆避碰路径规划方法。

背景技术

车辆的避障路径规划问题一直是汽车无人驾驶研究的重点。随着社会的发展，车辆的不断增加，车辆所面临的交通环境也变得更加复杂，在复杂未知的环境中规划安全可靠、鲁棒性强的行驶路径成汽车无人驾驶领域的主要研究方向。

发明内容

本发明旨在提供一种基于算法融合的无人驾驶车辆避碰路径规划方法，对复杂且未知环境下的车辆避碰路径规划，使车辆能够在顺利躲避障碍物的前提下快速高效的抵达目标位置。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种基于算法融合的无人驾驶车辆避碰路径规划方法，通过人工势场算法实时计算障碍物对于车辆的斥力作用和目标点对于车辆的引力作用以得到车辆所收到的合力，根据合力计算得到控制车辆转向和速度的实时控制因素，通过实时控制因素控制车辆朝向目标点移动；在车辆陷入局部极小值状态时利用算法融合，采用BUG算法使车辆跟踪障碍物的轮廓并围绕障碍物边界移动，直到脱离局部极小值状态，之后再继续利用人工势场算法引导车辆向着目标点移动。

优选的，包括以下步骤：

S1:检测目标点和车辆当前位置是否位于地图的可行区域内，如不在可行区域内则停止，如在可行区域内则进行下一步；

S2:分别计算车辆正前方、左方、右方、左前方、右前方距离障碍物的距离，将数据传入人工势场算法中，获得障碍物在势场中对车辆产生的斥力作用；计算车辆初始位置与目标点的距离和角度，然后将距离数据和角度数据传入人工势场算法中，用于获得目标点在势场中对车辆产生得引力作用；由斥力作用和引力作用计算车辆所受合力的大小及方向，并得到车辆的转向及速度以引导车辆朝向目标点移动，在移动过程中计算下一时刻车辆的新位置，程序循环执行；

S3：在车辆移动过程中实时判断车辆是否陷入局部极小值状态；当车辆陷入局部极小值时，则融合BUG算法，使车辆跟踪障碍物的轮廓，围绕障碍物边界移动，直到脱离局部极小值，之后再继续利用人工势场算法引导车辆向着目标点移动。

优选的，在车辆移动过程中车辆的坐标位置为：

x＝x₀+dx，dx＝vdtcosθ，

y＝y₀+dy，dy＝vdtsinθ，

其中θ为车辆受合力作用的旋转角度；dx是车辆相对于地图在X方向上单位时间内前进的位移值；dy是车辆相对于地图在Y方向单位时间内前进的位移值；dt是每次前进的时间间隔。

优选的，车辆所受目标点的引力作用函数为：

其中，k_a代表引力势场正比例增益因子；q代表起始点，q_goal表示目标点，是目标点与车辆之间的阈值限定；当时，引力势能的大小与当前位置到目标位置的距离的平方成正比；当时，降低引力计算函数的取值以避免远离目标位置时引力过大的问题；

车辆所受障碍物的斥力作用函数为：