基于改进人工势场的无人驾驶动态规划算法研究

来源 :中国公路学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fukuilover123
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无人驾驶决策算法可以分为端到端的决策算法与分层式决策算法,分层式算法由于可解释性强、鲁棒性高而被大多数主机厂采用。规划模块是分层式决策算法中的核心模块,它承接感知与地图模块的信息并输出驾驶轨迹或动作,而人工势场法由于规划效率高、信息提取能力强,被越来越多地应用于无人驾驶决策规划领域。但现阶段的人工势场存在未考虑目的地因素、或建立目的地单点引力场导致远距离引力过大、方向错误的问题,无法应对复杂交通环境。针对这些问题,本文提出了一种无人驾驶“行车意图-风险复合场”(Driving Intention&Risk Field, IRF),根据目的地、车辆、道路边界等要素各自的特点分别建模,并以势场的形式统一在IRF中。创建了考虑全局规划的全局引力场,将全局规划路径离散成等距离的路径点,并动态选取感兴趣范围内的路径点进行全局引力场的构建。为了验证模型的性能,搭建了IRF-SAC动态规划算法平台,并在CARLA仿真环境分别设置高速公路场景、十字路口场景和环岛场景。研究结果表明,相比于NF-SAC和FSM,IRF-SAC算法在安全性、舒适性、通行效率上均有显著提升:在高速公路场景下,IRF-SAC显示出较强的路径跟踪精度和鲁棒性,最大位移偏差相对于NF-SAC和FSM算法分别下降了44.8%、70.2%;在十字路口场景下,与NF-SAC及FSM算法相比,平均危险系数分别降低12.0%、20.6%,纵向加速度均方根分别降低13.2%、44.9%,行驶时长相较于FSM算法减少了39.2%;在环岛场景下,与NF-SAC及FSM算法相比,平均危险系数分别降低了31.7%、52.9%,纵向加速度均方根分别降低了27.0%、19.0%。
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