基于危險斥力場的汽車主動避撞局部路徑規(guī)劃研究.pdf

1、針對平直道路上碰撞交通事故的多發(fā)性和復(fù)雜性，提出一種基于危險斥力場的汽車主動避撞局部路徑規(guī)劃算法，它能在盡量不影響當(dāng)前交通狀況的情況下根據(jù)汽車前方的道路交通環(huán)境信息自動地規(guī)劃出一條能夠繞過前方障礙物的實時避障路徑。
　　首先介紹了本課題研究的背景與意義，對汽車主動避撞系統(tǒng)做了簡要概述，總結(jié)了局部路徑規(guī)劃技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，然后基于汽車要自動繞過障礙物的目的，在定義系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計了汽車主動避撞系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案，確定了要

2、實現(xiàn)該主動避撞功能所需的關(guān)鍵技術(shù)及其相互關(guān)系。
　　借鑒人工勢場理論的思想，從中國算盤的結(jié)構(gòu)形式和算珠的撥動方式獲得啟發(fā)，提出了一種基于危險斥力場的汽車主動避撞局部路徑規(guī)劃算法。該算法建立了算盤式道路和危險斥力場數(shù)學(xué)模型。汽車越靠近斥力場，其所受的斥力就越大，表明發(fā)生碰撞的風(fēng)險也越高。首先在道路左右邊界和障礙物邊界上添加虛擬斥力場，然后用有限根等剛度的線性拉伸彈簧依次將各算珠連接起來。根據(jù)算珠受到來自道路左右邊界斥力、障礙物邊界斥

3、力和線性拉伸彈簧拉力的共同作用而達到受力平衡靜止?fàn)顟B(tài)，得到一個非線性方程組，利用Mathematica數(shù)學(xué)計算軟件編寫算法程序并調(diào)用牛頓迭代函數(shù)對該非線性方程組進行求解，得到一條能夠安全避開障礙物且符合汽車操穩(wěn)性要求的實時避障路徑。
　　為了對這條避障路徑進行跟隨，建立了基于預(yù)瞄跟隨理論的駕駛員模型，并利用最優(yōu)側(cè)向加速度對其進行反饋校正。通過在Simulink建模工具箱中仿真實驗，驗證了該駕駛員模型具有良好的路徑跟隨效果。