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基于改进型人工势场法的车辆避障路径规划研究
| 论文题名： | 基于改进型人工势场法的车辆避障路径规划研究 |
| 关键词： | 车辆避障;路径规划;速度控制;人工势场法;驾驶员模型 |
| 摘要： | 随着我国汽车保有量的逐年增加，道路交通安全的形势日益严峻，尤其是碰撞事故越来越多，人们也越来越重视行车安全。传统的安全气囊、安全带等被动安全技术已不能满足人们的需求，为此，世界各大汽车生产商相继研究出各种碰撞安全预警系统，如奔驰公司的pre-safe系统、沃尔沃公司的CWAB（Collision Warningwith Brake Support）等，这些系统只是在事故即将发生时，通过刹车降低车速以减小碰撞时的损害程度，不能从根本上避免事故的发生，而基于主动安全的避障路径规划技术能够指引汽车避开障碍物，避免事故的发生，对提高道路交通的安全性具有极大的帮助。 在对国内外关于避障路径规划的研究现状进行分析和总结的基础上，并总结了全局路径规划和局部路径规划的方法，运用改进型人工势场法开展避障路径规划研究。传统人工势场法存在局部最优等缺点，本文通过在人工势场法的斥力场函数中加入汽车与目标点间距离的方法，使汽车只有在到达目标点时，斥力和引力才同时为零，即目标点成为势能值的最小点，从而解决局部最优和目标不可达的问题；为更加准确的用势场法描述汽车的行驶环境和障碍物信息，在传统人工势场法的基础上建立了道路边界斥力势场和障碍物速度斥力势场；为提高避障过程的安全性和舒适性，建立了速度控制模型，使避障过程中的车速能够随汽车与障碍物间距离的变化而变化。仿真结果表明，改进后的人工势场法不仅可以在静态环境中为车辆规划出安全的避障路径，在动态环境中也能使车辆安全的躲避障碍物。 为控制车辆沿避障路径行驶，在预测-跟随理论和侧向加速度驾驶员模型的基础上建立驾驶员反馈校正模型，通过在Carsim软件中建立车辆动力学模型，在Simulink软件中建立驾驶员模型，利用Simulink与Carsim的联合仿真验证了建立的驾驶员模型能够控制车辆准确的跟踪规划出的避障路径行驶，建立的速度控制模型可以在避障过程中大大的提高乘坐舒适性。 最后，本文通过避障场景的设计，利用模拟驾驶器对避障路径的一致性进行了进一步验证。结果表明，改进后的人工势场法规划出的避障路径与具有丰富驾驶经验的驾驶员的避障路径基本相同，从而进一步验证了本文所用方法的正确性。 |
| 作者： | 朱伟达 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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