程国柱 薛道安
东北林业大学 土木与交通学院,黑龙江 哈尔滨 150040
CHENG Guozhu XUE Daoan
School of Civil Engineering and Transportation, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China
摘要:
针对城市狭窄通道场景中平行泊车存在的路径曲率突变、碰撞风险高及多次调整等问题,本研究提出一种基于曲线组合与数值优化的三段式单步路径规划方法,旨在优化车辆的转向性能与动态避障能力,以提升泊车效率和安全性。首先,基于圆弧与回旋曲线的曲率特性,设计CAC(回旋-圆弧-回旋)与CC(回旋-回旋)两类曲线组合,其次,将泊车过程逆向化,采用CAC曲线组合设计终点段路径,再构建CC曲线组合的约束优化模型规划起点段路径,并引入五次多项式曲线设计中间段路径,最后,通过Matlab在拟可行区域内进行多工况仿真试验。结果表明,该方法能够在通道宽度仅为3米的狭窄场景中规划出无碰撞、曲率连续的可行路径,且占用较窄的通道宽度;相较于五次多项式曲线和“圆弧-回旋曲线-直线”方法,该方法在路径平滑性、避障能力及空间利用率方面均具有显著优势;模型预测控制(MPC)跟踪验证显示,车辆能够精准跟踪规划路径并且前轮转角连续变化,验证了方法的有效性。该研究提出的三段式单步路径规划方法为狭窄通道下的平行泊车提供了高效、安全的解决方案,可提高泊车效率,从而有效缓解路边泊车造成的交通阻塞问题,对提升城市交通效率具有实际意义。