基于改进人工势场法的智能无人车路径规划仿真研究

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摘要：传统的人工势场法由于存在局部极小值问题，使智能无人车无法到达目标点。本文提出一种角度偏移的改进人工势场方法来进行避障的路径规划。介绍传统人工势场模型，详细介绍改进人工势场方法，并且对改进人工势场法进行仿真，实验证明方法的有效性。

关键词：智能无人车；路径规划；人工势场法；避障；声纳传感器

中图分类号：TP393 文献标识码：A

1引言智能无人车是近年来国内外研究的热点课题，避障算法更是研究的核心。此领域涌现出丰硕的成果：拓扑法，遗传算法和人工势场法[1]。其中，拓扑法是将规划空间分割成拓扑网络，在网络上寻找起始点到目标点的拓扑路径并最终找到最优路径；遗传算法是一种基于自然选择和基因遗传学原理的搜索算法，具有很强的鲁棒性和并行处理能力，具有广泛的应用。

人工势场法是由Khatib 于1986年提出的，假设目标点对无人车产生引力，障碍物对无人车产生斥力，使无人车沿“势峰”间的“势谷”前进。通过引力和斥力产生的合力作为无人车的加速力来控制无人车的运动方向和计算坐标。但它存在局部最优解，容易产生死锁现象。本文针对人工势场法提出一种改进方法，当无人车锁死时，采用角度偏移法来改变运动的方向。

2传统人工势场模型

无人车在势场中的受力分析如图1所示。斥力随着与障碍物距离增加而单调递减，引力随着无人车与目标点的距离增加而单调递增，无人车沿着F合的方向运动，直到到达目标位置为止[2]。

5结论

本文针对人工势场法存在的局部极小值问题，提出一种角度偏移的改进算法，使智能无人车摆脱锁死现象，顺利到达目标点。针对实际中无人车的声纳传感器进行介绍，通过仿真，验证了改进算法的可靠性。

参考文献

[1]鲍庆勇 ， 李舜酩. 自主移动机器人局部路径规划综述[J].传感器与微系统，2009，28（9）：1-5

[2]张建英. 基于人工势场法的移动机器人最优路径规划[J].航空学报，2007，8（3）：183-186

[3]于振中，赵杰. 改进人工势场法的移动机器人路径规划[J].哈尔滨工业大学大学学报，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 移动机器人避障路径规划改进人工势场法[J].科学技术与工程 2011，11（13）：2953-2956.