基于改進人工勢場法的智能無人車路徑規劃仿真研究

摘要：傳統的人工勢場法由于存在局部極小值問題，使智能無人車無法到達目標點。本文提出一種角度偏移的改進人工勢場方法來進行避障的路徑規劃。介紹傳統人工勢場模型，詳細介紹改進人工勢場方法，并且對改進人工勢場法進行仿真，實驗證明方法的有效性。

關鍵詞：智能無人車；路徑規劃；人工勢場法；避障；聲納傳感器

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

1引言智能無人車是近年來國內外研究的熱點課題，避障算法更是研究的核心。此領域涌現出豐碩的成果：拓撲法，遺傳算法和人工勢場法[1]。其中，拓撲法是將規劃空間分割成拓撲網絡，在網絡上尋找起始點到目標點的拓撲路徑并最終找到最優路徑；遺傳算法是一種基于自然選擇和基因遺傳學原理的搜索算法，具有很強的魯棒性和并行處理能力，具有廣泛的應用。

人工勢場法是由Khatib 于1986年提出的，假設目標點對無人車產生引力，障礙物對無人車產生斥力，使無人車沿“勢峰”間的“勢谷”前進。通過引力和斥力產生的合力作為無人車的加速力來控制無人車的運動方向和計算坐標。但它存在局部最優解，容易產生死鎖現象。本文針對人工勢場法提出一種改進方法，當無人車鎖死時，采用角度偏移法來改變運動的方向。

2傳統人工勢場模型

無人車在勢場中的受力分析如圖1所示。斥力隨著與障礙物距離增加而單調遞減，引力隨著無人車與目標點的距離增加而單調遞增，無人車沿著F合的方向運動，直到到達目標位置為止[2]。

5結論

本文針對人工勢場法存在的局部極小值問題，提出一種角度偏移的改進算法，使智能無人車擺脫鎖死現象，順利到達目標點。針對實際中無人車的聲納傳感器進行介紹，通過仿真，驗證了改進算法的可靠性。

參考文獻

[1]鮑慶勇 ， 李舜酩. 自主移動機器人局部路徑規劃綜述[J].傳感器與微系統，2009，28（9）：1-5

[2]張建英. 基于人工勢場法的移動機器人最優路徑規劃[J].航空學報，2007，8（3）：183-186

[3]于振中，趙杰. 改進人工勢場法的移動機器人路徑規劃[J].哈爾濱工業大學大學學報，2011.43（1）：50-54

[4]ChiTsun Cheng， Kia Fallahi. A Genetic Algorithm-Inspired UUV Path Planner Based on Dynamic Programming[J]， Technical Correspondence ，2009，12（2）：3-6

[5]姚靖靖，邱于兵 移動機器人避障路徑規劃改進人工勢場法[J].科學技術與工程 2011，11（13）：2953-2956.