基于危险斥力场的自动驾驶汽车主动避撞局部路径规划
第１９卷第５期２０１２年１０月
工程设计学报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ
Ｖｏｌ，１９Ｎｏ．５
Ｏｃｔ，２０１２
ＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—７５４Ｘ．２０１２．０５．０１０
基于危险斥力场的自动驾驶汽车主动避撞局部路径规划
肖浩，宋晓琳，曹昊天
（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙４１００８２）
摘要：针对平直道路上碰撞交通事故的多发性和复杂性，借鉴人工势场理论思想，提出了一种基于危险斥力场的
自动驾驶汽车主动避撞局部路径规划算法．该算法建立了算盘式道路和危险斥力场模型，根据算珠受到来自道路
边界斥力、障碍物边界斥力和线性拉伸弹簧拉力共同作用达到的受力平衡状态．得到一个菲线性方程组．用牛顿迭
代法求解出一条能安全避开障碍物且符合汽车动力学性能要求的避障路径．仿真结果表明，该算法有效可行，且具
有运算量小、实时性好、安全可靠的特点．
关键词：主动避撞；局部路径规划；危险斥力场；牛顿迭代法
中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标志码：Ａ文章编号：１００６—７５４Ｘ（２０１２）０５—０３７９—０６
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（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＤｅｓｉｇｎ＆ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｆｏｒＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙ，
ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）
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汽车主动避撞系统作为未来智能交通和主动安全技术的一个重要方面，国内外研究人员对此作了大量工作，其主要侧重于预防碰撞报警研究ｕ伽和纵向制动主动避撞研究Ｈ七］，而当汽车遇到紧急情况时自动绕开障碍物方面的研究还较少，并且以往的汽车避撞模型一般只考虑了主车和障碍物的某种特定状态‘７“］，由于交通危险状况的多样性，这种模型会有一定的局限性．
局部路径规划是移动机器人和主动避撞系统的核心技术之一，它能依据传感器信息在复杂环境中动态地规划出一条安全路径１９］。其主要方法有：人工势场法‘１０］、遗传算法ｍ］、模糊逻辑算法［１２３和神经网络算法ｍ１等．其巾，人工势场法以其运算简单、实时性好的优势在机器人实时避障领域得到广泛运用，但它有一个容易陷入局部极小的问题口“．通过借鉴其虚拟场的思想，在道路交通环境中建立一种危险斥
收稿Ｂ鹈：２０１２—０４一ｚ６，
基金项目：国家白然科学基金资助项目（５１１７５１５９）；湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室团队重点资助项目（６０８７０００４），
作者简介：肖浩（１９８６一），男，湖南岳阳人，硕士生，从事汽车主动安全技术研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉａｏｈａｏｙｅｓｉｄｏ＠１６３?ＣＯＩＴ＊－通信联系人：宋晓琳，博士，教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏｙｅｓｉｄｏ＠ｈｎｕ．ｅｄｕ－ｃｎ．
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