基于改进人工势场法的车辆编队避障研究

2025-05-16 140 1.22M 0

  摘要:针对传统人工势场法在多车协同编队避障中易陷入局部最优、路径振荡及目标不可达等问题,本文提出一种改进型人工势场法。通过限定引力势场的最小势能、在斥力势场中引入欧氏距离、构建道路边界斥力势场及非线性编队稳定力势场,优化了引力和斥力的动态平衡机制,提升了编队的避障能力和行驶稳定性。数值仿真结果表明,针对三角形编队避障场景,改进算法将到达时间缩短至22.3s(较传统方法减少37.7%),路径总长度缩短23.2%(55.7 m),编队恢复时间降低至2.5s(缩短61.5%),且避免了局部最优问题,目标不可达率从25%降至2%。实物模型实验进一步验证了算法在动态环境中的鲁棒性,编队在避障后能快速恢复三角形队形。本文方法为多车协同避障提供了高效、稳定的解决方案,对智能交通系统具有重要应用价值。

  文章目录

  0 引 言

  1 传统人工势场法基本原理

  1.1 引力势与吸引力

  1.2斥力势与排斥力

  1.3 合成势与车辆所受合力

  2 改进型人工势场法领航跟随避障策略

  2.1 改进的引力势场函数

  2.2 改进的斥力势场函数

  2.3 构建道路边界斥力势场函数

  2.4 构建车辆编队稳定力势场函数

  3 数值仿真与分析

  3.1 单车避障仿真分析

  3.2 三角形编队避障仿真分析

  4 实物模型试验验证

  4.1 实物试验平台与参数设定

  4.2 单车避障实验验证

  4.3 三角形编队避障实验验证

  5 结 论



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