1.一种基于动态变策略informed‑RRT*的无人车路径规划方法,其特征是按如下步骤进行:步骤1:
初始化无人车路径地图信息,利用地图信息膨胀技术对障碍物进行膨胀,构建地图模型;
步骤2:
采用动态步长和变策略人工势场法相结合在传统informed‑RRT*算法的基础上在栅格地图中进行采样以获取初始路径;将无人车的初始位置x1和目标点位置x2带入到公式计算引力和斥力,并结合得到无人车当前位置的合力及方向;
步骤3:
采用变策略人工势场法,当无人车距离目标点较远时,由于引力会过大而斥力相对较小,无人车容易碰到障碍物,针对该问题提出通过修正优化引力函数来解决,避免距离过大导致引力过大:式中:ε为引力尺度因子,x1为无人车的初始位置,x2为目标点位置,x3为障碍物位置,ρ(x1,x2)为一个矢量,表示无人车的初始位置x1与目标点位置x2的欧几里得距离,矢量方向是从无人车的初始位置指向目标点位置,Uatt1为无人车距离目标点较远时的优化引力函数,在基础引力函数基础上增加限定范围,给定一个阈值d限定无人车与障碍物的距离,对应负梯度也就是引力Fatt1相应的变为:当无人车附近有障碍物时,斥力将非常大而引力较小,无人车很难到达目标点,针对该问题引入一种新的斥力函数:式中:η是斥力尺度因子,ρ(x1,x3)为一个矢量,表示无人车的初始位置x1与障碍点位置x3的欧几里得距离,矢量方向是从无人车的初始位置指向障碍点位置,ρ0表示障碍物斥力影响的半径,在原有的斥力场基础上,加入无人车与障碍物距离的影响,当无人车靠近障碍物时,虽然斥力在不断增大,但同时距离在不断减小,所以可以起到对斥力场的拖拽作用,相应斥力变成:式中:
采用动态步长策略,步长在一定程度上决定了算法的探索效率,在障碍物数量少时,过短的步长会增加不必要的搜索,在障碍物数量多时,过长的步长会导致搜索效率降低,针对这一问题提出了动态步长策略,以无人车附近障碍物的数量来确定步长λ,设立初始步长λ0,障碍物参数l和阈值r,当障碍物参数l小于等于阈值r时,动态步长λ等于两倍λ0,当障碍物参数l大于阈值r时,动态步长λ等于λ0;
根据动态变策略informed‑RRT*算法得出新节点xnew的位置为:式中:λ为向路径随机节点方位生长的动态步长,k为人工势场法斥力与引力共同作用产生的合力的尺度因子,xnear为RRT随机扩展树每次扩展时在节点与最近的节点,xrand为每次拓展随机树时在自由区域随机选取的节点,xgoal为随机拓展树目标节点,xnew为每次拓展实际新增加的拓展节点,||xrand‑xnear||代表欧拉范数定义的xrand与xnear之间的距离||xgoal‑xnear||代表欧拉范数定义的xgoal与xnear之间的距离;
步骤4:
对于经过基于动态变策略informed‑RRT*剪枝后形成的有效节点集xnods,在有效节点集xnods中根据各个节点间的关系,逆行连接有效节点集xnods中的各个节点,输出初始路径;
步骤5:
随着传统informed‑RRT*搜索树的不断剪枝,椭圆采样范围也在不断地缩小,采样时间也随之减少,由此,大幅度节省传统informed‑RRT*的计算时间;
步骤6:
判断迭代是否结束,若没有则返回步骤5,迭代结束得到渐进最优路线;
步骤7;
对步骤6生成的路径点进行6次B样条曲线拟合优化路径,得到可实际应用的平滑路径,结束规划。