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基于人工势场理论的无人车辆局部避障策略研究
| 论文题名： | 基于人工势场理论的无人车辆局部避障策略研究 |
| 关键词： | 无人驾驶车辆;局部自主避障;危险评估;人工势场理论 |
| 摘要： | 交通事故所造成的人员伤亡以及经济损失十分巨大，车辆安全系统的应用和发展对于车辆安全问题有重大意义。本文主要对无人驾驶车辆的局部自主避障方法进行了研究。 本文结合最小安全距离与碰撞锥模型建立了一套危险评估以及车辆避障方式决策模型。首先基于对车辆制动、转向行为的分析，建立车辆最小跟车、转向安全距离模型；其次采用碰撞锥模型结合最小安全距离模型对周围障碍物进行碰撞危险评估，以其危险程度作为车辆避障方式决策模型决策参数。最终根据不同危险等级，自主避障方式决策模型将会发出三种决策：继续稳态行驶、自主转向避障、紧急制动避障。 在自主避障决策之后的局部避障轨迹规划问题上，本文针对经典人工势场存在的局部最优解、无动态环境模型等问题，搭建了一套改进型人工势场算法，完成车辆行驶环境量化模型搭建。通过在障碍物势场函数中加入目标点距离参数克服目标不可达问题；通过引入高斯函数对障碍物以及车道环境模型进行建模；通过引入速度势场以及自适应参数完成对动态行车环境建模，使其势场值分布可以根据车辆之间的相对速度自动改变。采用Matlab仿真验证了改进型人工势场算法的可行性。 本文采用模型预测控制算法完成车辆避障控制。针对改进型势场算法并未耦合车辆动力学的问题，本文基于行车环境势场结合模型预测控制算法，通过将行车环境势场作为模型预测算法的成本函数参数之一，完成无人驾驶车辆集成路径规划与跟踪为一体的控制算法。同时在约束条件中添加对于轮胎侧偏角的约束，可以有效提高车辆在地附着系数路面上行驶时的车辆稳定性。通过Carsim/Simulink仿真试验以及实车实验验证车辆自主避障控制器的有效性。 |
| 作者： | 任少杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨正才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北汽车工业学院 |
| 学位年度： | 2020 |
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