[發明專利]無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法

有效

• 申請號: 201910303568.3
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN109945885B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 陳章;田宇;梁斌;蘆維寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，建立無人摩托的平衡動力學模型與運動學模型；

步驟S2，使用自適應分辨率的A*算法，在柵格地圖上獲取一條連接初始節點與目標節點的通路，其中，所述自適應分辨率以清晰度作為評價標準，清晰度map_def為：

其中，地圖中兩種類型的柵格個數分別為num_int和num_dec，num_int為完全的障礙或完全無障礙，num_dec為其余格柵；

步驟S3，結合所述平衡動力學模型與所述運動學模型，使用基于視錐的動態障礙物避障算法獲得實時控制量，對障礙物進行避讓，進一步地，所述步驟S3用五類情況細分視錐：

無障礙部分，所有方向均為無障礙的空曠區域；

有障礙部分，存在障礙的某個方向；

障礙密集部分，障礙物較多的某個方向；

有障礙威脅部分，存在障礙物經過的概率，考慮障礙物移動的因素的某個方向，其中，所述有障礙威脅部分計算方式為：

ω_left＝ω_⊥-ω_||

ω_right＝ω_⊥+ω_||

其中，ω_left和ω_right分別表示障礙物左邊緣與右邊緣在視錐中的移動導數信息，ω_⊥為縱向速度引起的角速度，ω_||為橫向速度引起的角速度；以及

不可逾越部分，與障礙物臨近的某個方向。

2.根據權利要求1所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，所述無人摩托的平衡動力學模型為：

其中，φ為無人摩托的車身傾斜角，δ為無人摩托的車把轉向角，a為無人摩托重心與后輪落地點的水平距離，h為車身無傾斜時無人摩托重心到地面的距離，λ為無人摩托的前叉角，v_x為無人摩托后輪的前向速度，c為無人摩托拖尾，b為無人摩托軸距，g為重力加速度，s為拉普拉斯算子。

3.根據權利要求1所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，所述無人摩托的運動學模型為：

其中，v為車輛速度，θ為航向角，δ為無人摩托的車把轉向角，c為無人摩托拖尾，λ為無人摩托的前叉角，φ為無人摩托的車身傾斜角，b為無人摩托軸距，為在絕對坐標地圖中的橫向速度，為在絕對坐標地圖中的縱向速度，為航向角速度。

4.根據權利要求1所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

步驟S201，對所述柵格地圖進行所述自適應分辨率；

步驟S202，在粗精度地圖上尋路，若尋路成功，進入下一步，否則當前地圖沒有所述初始節點與所述目標節點的通路；

步驟S203，若路徑途經模糊柵格，則將模糊柵格及其附近部分取出，進行局部重規劃。

5.權利要求4所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，在所述柵格地圖上的柵格由0和1布爾數組成，其中，0為障礙物區域，1為空曠區域。

6.權利要求4所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，所述步驟S2還包括：

步驟S204，若所述局部重規劃成功，則輸出整條路徑，結束算法，否則將模糊柵格值置為0，設置重規劃標志；

步驟S205，若存在所述重規劃標志，則重新執行算法，若當前地圖上無可行路徑，則提高地圖精度，進入所述步驟S202重新執行算法。

7.根據權利要求1所述的無人摩托的動態障礙物避障路徑規劃計算方法，其特征在于，其中，

式中，為障礙物橫向速度，dis為距離，obs_r為障礙物半徑，r為車身半徑，v_||為接近障礙物的縱向速度。