一种非结构化道路车辆路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种非结构化道路车辆路径规划方法，包括如下步骤：步骤1，输入包含障碍物及道路边界的地图，设置起始构型N

【技术实现步骤摘要】
一种非结构化道路车辆路径规划方法
本专利技术涉及自动驾驶领域，尤其是一种非结构化道路车辆路径规划方法。
技术介绍
近年来随着人工智能技术的发展和汽车工业的不断进步，智能车辆技术成为了学术界和工业界研究的热点。路径规划作为汽车无人驾驶技术的研究重点之一，其任务是根据环境感知模块接收到的实时环境信息以及数字地图提供的静态环境信息规划出一条从起始点至目标点的安全、可行驶路径。目前，针对智能车辆的路径规划技术可做以下分类：基于图搜索的方法、基于采样的方法、基于插值曲线的方法以及基于数值优化的方法等，每种方法都各有其优缺点及适用场景。其中，非结构化道路是智能车辆面对的主要场景之一，因此非结构化道路的路径规划方法及系统是汽车无人驾驶技术的重要研究内容。目前针对非结构化道路场景下的路径规划方法主要是采用基于图搜索的方法和基于采样的方法来搜索得到起始点到目标点的全局路径。其中，基于图搜索的混合A*算法由于其具有较快的搜索速度、考虑车辆运动学约束以及生成的路径具有最优性(近似最优)等特性，是智能车辆路径规划方法中应用最广泛的方法。目前对于混合A*算法的研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非结构化道路车辆路径规划方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1，输入包含障碍物及道路边界的地图，设置起始构型N

【技术特征摘要】
1.一种非结构化道路车辆路径规划方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，输入包含障碍物及道路边界的地图，设置起始构型Ns、目标构型Ng以及目标区域Ag，设置搜索空间的栅格位置分辨率ξ、角度分辨率γ，所述起始构型Ns、目标构型Ng包含后轴中心位置(x,y)及横摆角信息所述目标区域Ag是以目标构型Ng为中心，以距离r为半径的圆形区域；
步骤2，设置初始open集仅包含初始构型Ns，初始close集为空，所述初始构型Ns的启发值hs设置为1，代价值gs为0，Ns的总代价值fs＝hs+gs；
步骤3，从open集中选出代价最小的节点，将其置于close集中，并将该节点设为父节点Np，根据车辆运动学约束基于父节点生成离散子节点Ni的位置信息(xi,yi)以及横摆角度采用改进型启发函数计算节点总代价值fi，所述fi＝α1·hi+α2·gi，其中启发值hi为改进的启发函数计算得到的归一化后的启发值，代价值gi为根据当前节点与起始节点之间路径累积距离及起始节点与目标节点之间的曼哈顿距离计算得到的归一化后的代价值，根据节点Ni的位置信息(xi,yi)、横摆角度栅格位置分辨率ξ以及角度分辨率γ分别计算节点Ni所在的位置栅格以及角度栅格
步骤4，判断节点Ni是否已经存在于open集中，如果是，则进行节点的代价比较与更新处理，否则将节点Ni加入open集中，并直接进行下一步骤，所述判断方法为：对比当前节点Ni与open集中所有节点所在的位置栅格、角度栅格，若存在节点Nτ与节点Ni的位置栅格以及角度栅格分别相等，则说明节点Ni已经存在open集中，所述节点的代价比较与更新方法为：比较节点Ni与节点Nτ的代价值g，当gi<gτ时，则将节点Nτ从open集中删除，并将节点Ni加入open集中，进行下一步骤；当gi>gτ时，则跳回步骤3；
步骤5，判断节点Ni是否搜索至目标区域Ag，如果是，则进行下一步骤，否则跳回步骤3；
步骤6，采用“直线-圆弧-直线”停车模型生成精确到达目标构型的停车路径；
步骤7，判断所述步骤6生成的各停车路径是否与障碍物发生碰撞，如果都与障碍物发生碰撞，则删除步骤6所生成的各停车路径，跳回步骤3继续拓展离散子节点，若存在不与障碍物发生碰撞的停车路径，则选择无碰撞的路径中转弯半径最大的“直线—圆弧—直线”停车路径作为停车路径，并进行下一步骤；
步骤8，路径回溯，得到从起始构型精确到达目标构型的全局路径。


2.根据权利要求1所述的非结构化道路车辆路径规划方法，其特征在于：所述步骤3中，所述节点包含位置信息(x,y)及角度信息考虑到车辆的前轮转角约束θmax，将车辆的前轮转角范围(-θmax,θmax)以固定的角度差Δθ＝(θmax-(-θmax))/2n离散为2n等份，根据离散的前轮转角生成2k+1个离散子节点Ni：



其中k＝-n,-n+1,…,-1,0,1,…,n-1,n；为各离散子节点的父节点，一个父节点最多可拓展生成2k+1个离散子节点l表示为进行节点拓展的步长；L表示为车辆的轴距。


3.根据权利要求2所述的非结构化道路车辆路径规划方法，其特征在于：所述步骤3中，混合A*算法代价函数的具体计算公式如下：



其中，fi表示子节点Ni的总代价值，α1、α2为正的权重系数；gi表示子节点Ni到起始构型的代价函数，da为节点Ni与起始构型之间的实际累积距离代价，dm为起始构型与目标构型之间的曼哈顿预估距离代价；hi表示改进后的启发函数计算公式，定义为各启发式的累加和，w1、w2、w3为各启发式的权重系数。


4.根据权利要求3所述的非结构化道路车辆路径规划方法，其特征在于：所述为节点Ni关于横摆角变化率的启发式，计算公式为：



其中为节点Ni的横摆角，为其父节点Np对应的横摆角，为当车辆以最大前轮转角θmax生成子节点时，子节点与父节点之...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彪，杨帆，秦兆博，边有钢，胡满江，王晓伟，秦晓辉，谢国涛，秦洪懋，陈鑫鹏，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43