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自动泊车场景下的车辆运动规划方法研究
| 论文题名： | 自动泊车场景下的车辆运动规划方法研究 |
| 关键词： | 自动泊车;路径规划;混合A*算法;B样条曲线 |
| 摘要： | 汽车作为人们生活中必不可少的交通工具，其更新迭代的速度逐年攀升。由于汽车性能、外形方面的研究已基本完善，可改进创新的地方较少，所以目前多数汽车公司转向汽车自动化方面的研究，汽车的自动驾驶可能会成为汽车行业的下一个风口。自动泊车是自动驾驶的一个关键环节，可以作为研究自动驾驶技术的突破点。泊车过程中最主要的问题是完成运动规划，因此本文针对自动泊车的运动规划展开研究，主要包括以下内容： （1）完成对泊车路径规划及优化的准备工作。首先基于Ackermann转向原理建立了车辆的运动学模型，求出车辆的运动学表达式和等效为矩形的车身四点坐标作为其运动约束。其次针对垂直泊车、平行泊车这两种常见的泊车场景分析车身的避障约束，垂直泊车存在的2个易碰撞点，对此以点为碰撞临界，求出边界碰撞条件；平行泊车存在的易碰撞点较多且除车身前边其余三边均含有易碰撞点，所以考虑车身各边的边界碰撞条件。最后分析了环境建模方法、路径搜索策略、路径优化策略的优缺点，为后文进行仿真实验、规划泊车路径、进一步优化泊车路径奠定了基础。 （2）基于改进混合A*算法规划泊车路径。首先设计了一种能够根据实际泊车环境调整搜索节点个数的动态代价函数，减少对一些不必要节点的评估计算。其次引入Reeds-Shepp曲线增加节点向后扩展的方向；为避免车辆在泊车过程中多次换档，还考虑了车辆转向时的惩罚代价；针对Reeds-Shepp曲线扩展节点时不考虑障碍的弊端，提出一种考虑障碍物的选择性扩展方案，不仅可以加快混合A*算法规划路径的速度，还能保证生成有效的泊车路径。最后通过仿真实验验证提出的改进混合A*算法规划泊车路径的有效性。 （3）基于改进B样条曲线优化泊车路径。首先详细介绍了B样条曲线的定义、性质、分类，为后文选用三次准均匀B样条曲线进行路径优化做铺垫说明。其次提出基于三次准均匀B样条曲线插值的优化泊车路径策略，并通过增加控制点改进了该策略，使优化后的路径与原路径更加形似。最后通过仿真实验验证提出的改进B样条曲线优化泊车路径的有效性。 （4）基于ROS平台进行垂直泊车和平行泊车的仿真实验。首先简要介绍了ROS平台的功能和特点，说明了采用栅格法创建地图的数据以及仿真车辆的参数。其次针对垂直泊车和平行场景设计了两组实验，第一组实验验证本文方法对两种场景的有效性，第二组实验证明本文方法在多种情况下都能高效、可靠的完成泊车。最后对本章实验进行了简要总结。 |
| 作者： | 修铭泽 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴元清;初世伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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