一种用于矿区场景的规划路径平滑方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于矿区场景的规划路径平滑方法及系统，涉及路径规划技术领域，包括：将规划场景栅格化，然后使用搜索算法构造得到路径初始解；使用搜索得到的初始路径，计算每个路径点的初值；使用超平面将自动驾驶车辆和障碍物描述为凸集，使用有向距离描述两者的碰撞风险，使用拉格朗日对偶变换转换为可微的形式；结合碰撞风险约束构造非线性问题，输入前述初始路径

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿区场景的规划路径平滑方法及系统


[0001]本专利技术涉及路径规划
，具体为一种用于矿区场景的规划路径平滑方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶技术的突破，矿区无人化运输受到广泛的关注，作为无人驾驶的最佳应用场景，矿区的场景模式单一，运输路线较为固定，且矿区环境恶劣，部分地区的天气十分严寒，应用无人驾驶技术可以大大节省人力成本，提高工业效率
。
但是，矿区同时也存在地形复杂，障碍物不规则的特点，所以提供一条车辆可以稳定
、
安全执行的路径至关重要
。
[0003]当前矿区常用栅格地图建模环境，然后使用路径搜索算法
(Dijkstra
，
A*
等
)
计算出粗糙路径，最后对粗糙路径使用多项式曲线平滑得到规划路径的方法，然而，此方法只考虑到路径的平滑，其他必须要满足的条件例如路径安全性则未考虑到
。
为了解决此问题，考虑使用带约束的优化问题求解路径
。
[0004]基于此，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于，包括：将规划场景栅格化，然后使用搜索算法构造得到路径初始解；使用搜索得到的初始路径，计算每个路径点的初值；使用超平面将自动驾驶车辆和障碍物描述为凸集，使用有向距离描述两者的碰撞风险，使用拉格朗日对偶变换转换为可微的形式；结合碰撞风险约束构造非线性问题，输入前述初始路径
、
运动初值，实现路径优化问题解的快速收敛，得到平滑路径
。2.
如权利要求1所述的用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于：所述场景栅格化包括描述待规划场景，所述待规划场景包括规划起点
、
规划终点
、
车型参数
、
障碍物元素；将此场景投影到由固定尺寸正方形网格组成的坐标系中；所述路径初始解包括使用混合
A*
路径搜索算法构造出符合车辆运动学模型的
、
无碰撞风险的初始路径
。3.
如权利要求2所述的用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于：所述计算包括基于搜索得到的初始路径，根据给定的速度
、
加速度限定参数，使用梯形速度规划计算得到每个路径点的速度
、
加速度初值
。4.
如权利要求3所述的用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于：所述描述两者的碰撞风险包括障碍物和自动驾驶车辆最近点的距离描述碰撞风险，将两者的距离转化有向距离的形式量化侵入程度
。5.
如权利要求4所述的用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于：所述变换转换表示为，
dist(E(x),O
m
)
＞
d
min
G
T
μ
m
+R(x)
Τ
A
(m)
Τ
λ
m
＝
0||A
(m)
Τ
λ
m
||2≤1
λ
m
≥0,
μ
m
≥0
其中，
dist(E(x),O
m
)
＞
d
min
表示自动驾驶车辆
E(x)
与第
m
个障碍物
O
m
的距离大于最小安全距离
d
min
，经过拉格朗日对偶变换后，得到的第
m
个障碍物的对偶变量
λ
m
、
μ
m
，
A
(m)
、b
m
为障碍物的斜率
、
偏移矩阵，
G
Τ
、g
Τ
为自动驾驶车辆在坐标原点的斜率
、
偏移矩阵，
R(x)
Τ
、t(x(k))
为自动驾驶车辆转换到指定位置的旋转
、
平移矩阵
。6.
如权利要求5所述的用于矿区场景的规划路径平滑方法，其特征在于：所述构造非线性问题包括目标函数和约束；所述目标函数包括控制变量累计值
、
初始路径的累计偏差以及运动初值的累计偏差，其中控制变量累计值用来使路径尽量平滑，初始路径
、
运动初值的累计偏差用来加快优化问题解的收敛；所述约束包括，确保路径起点

【专利技术属性】
技术研发人员：郑安，李伟，姜文涛，田文明，孙茂良，李利刚，刘忠辉，曹鋆程，
申请(专利权)人：华能伊敏煤电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：