基于改进人工势场法的车辆路径规划与跟踪控制

针对采用传统人工势场法进行车辆路径规划时易造成局部极小值与目标不可达的问题,通过改变斥力函数并增加车道边界约束条件函数的方式改进传统人工势场法,进行车辆路径规划。采用模型预测控制(model predictive control, MPC)算法跟踪控制改进人工势场法生成的规划路径,采用软件CarSim与Simulink搭建联合仿真模型对路径跟踪效果进行仿真试验。结果表明：改进人工势场法路径规划合理有效;跟踪路径与规划路径的横向误差小于0.4 m。改进人工势场法和MPC算法应用于无人驾驶车辆的路径规划与跟踪控制具有可行性。     

基于改进人工势场法的机器人实时路径规划

针对传统人工势场法在机器人实时路径规划中存在目标不可达和局部极值点等问题,提出了一种改进的人工势场法.首先,在斥力函数中引入距离影响因子,解决目标点旁存在障碍物时的目标不可达问题;其次,引入动态法向力,消除由单个障碍物形成的局部极值点振荡或停滞;然后采用一种新的虚拟目标点设置方法,解决复杂槽形障碍形成的局部极值点问题;最后根据机器人受到的斥力,设置自适应调节步长.仿真实验结果表明:改进的人工势场法可以有效解决传统算法在目标不可达以及不同复杂度的局部极值点规划停滞,自适应步长调节可降低规划所需步数19%～30%.     

基于人工势场法的船舶自动避碰系统研究

分析了现有船舶自动避碰系统的不足,提出了基于人工势场法的船舶自动避碰系统．根据船舶的操纵特性,建立了引力场和斥力场函数,实现船舶自动避碰航行的合力和方向,在电子海图所建立的仿真环境中,验证了人工势场法可用于船舶自动避碰系统中。     

基于人工势场算法的改航路径规划

在恶劣天气或流量受限条件下, 建立了基于人工势场算法的改航路径规划模型。考虑空中交通管制程序和飞行性能等约束条件, 采用线性拟合的方法对初始改航航路径进行分段拟合, 消除振荡点和误差较大的离散点; 对拟合后的航段通过截弯取直的方法, 去除多余的转弯点, 生成最终的改航路径。仿真结果表明: 现行的沿扩展受限区边界绕飞的改航路径长度为532.299km, 而采用新改航规划模型生成的改航路径长度为455.924km, 在没有增加额外转弯点的条件下, 航线长度减少了14.35%, 因此, 采用该规划方法可安全有效地避开飞行受限区域。     

一种基于栅格和大数据的区域交通可达性评价方法

通过栅格位置和实际交通时间大数据,以栅格到栅格为度量基础,提出在一个规定时间内,从城市某地向城市以外地区出发,到达其他城市的范围越大,则该城市出发地的可达性就越高。并进一步提出利用城市的人口和产值等要素作为城市重要性的权重值,到达高权重值的城市范围越大,则到达重要城市的可达性越高。以栅格、大数据和可达性时空概念的结合的方法可避免当前评价方法旅途时间偏差大的弊端,将可达性评价细化到城市的每个栅格单元,帮助规划师综合分析城市交通和区域交通的衔接,发现区域交通可达性提升的途径,为公共政策制定提供决策依据。     

大型地下埋设管道智能施工机械手的路径规划研究

针对机械手的动态不均匀性和运动学冗余性特点,基于人工势场理论与模糊理论,利用模糊系统逼近调和函数的梯度的方法进行路径规划,通过仿真来检验该方法的可行性。结果表明:该方法具有明显的柔性和自适应性。表现出某种智能特征,实现了路径的寻优规化。     

动态环境下的移动机器人避障策略研究

近年来针对传统人工势场法(artificialpotentialfield,APF)易陷入局部最小值问题所提出的优化算法依然存在适用性不高、计算效率低等问题,基于部分优化算法的不足,笔者创新性地引入了基于采样的快速扩展随机树算法(rapidlyexploringrandomtree,RRT)在静态已知地图上预先选取数个临时目标点,避免移动机器人在使用人工势场法时陷入局部最小值区域并在动态障碍物环境中进行实时路径规划的避障策略.结果表明:该方法简单易实现,同时结合了RRT算法概率性完备、收敛性良好与APF算法计算小、实时性高等优点,能够适应动态环境变化,满足移动机器人动态避障的要求.     

改进A*算法的物流无人机运输路径规划

针对低空环境下物流无人机运输路径规划问题,综合考虑低空规划空域、物理性能等内外限制,设计了一种改进A~*算法用以快速解算路径。该算法以栅格法飞行区域建模为基础,为适用无人机航空物流运输,在成本函数中引入栅格危险度并增加飞行时间、能源消耗等代价,同时采用动态加权法对估计函数的权值赋值。在既定的路径规划环境及物流无人机性能约束下,仿真结果表明:该算法能快速规划出危险度小、能耗少的避障运输路径,且性能相比原算法、蚁群算法优;并得出最佳路径所对应的栅格粒度大小与代价权重值取值,验证了本算法的有效性。     

基于改进鱼群算法的应急车辆最优路径选择

当突发事件发生后,要求将救援物资在最短的时间内运输到受灾点,而在整个应急救援过程中,应急车辆路径的选择对救援工作起到至关重要的作用,建立应急车辆最优路径选择模型对最优路径选择具有重要作用。介绍基本人工鱼群算法的主要算子并提出一种改进的人工鱼群算法,最后通过算例验证该算法在应急车辆路径选择时具有较好的效果和应用价值。     

基于手机传感器的车辆轨迹实时在线压缩方法

随着具有定位功能的各类便携式移动设备的普及,产生了大量的移动目标时空轨迹数据,庞大的数据规模对轨迹数据管理和分析带来了严峻的挑战.?车辆时空轨迹数据压缩算法,通过监测分析车辆在不同运动行为模式下智能手机内置线性加速度传感器和方向传感器的数据变化规律,识别车辆的转向行为和变速行为,并根据识别结果请求GPS传感器定位,记录...     

基于车辆轨迹的信号交叉口机非冲突判别

选取长沙市中心区4个典型信号交叉口,利用视频轨迹追踪软件,提取右转机动车与直行非机动车的冲突交通流轨迹数据.以减速、换道等避险行为与可能发生碰撞(距离碰撞点时间小于2 s)为依据,采集机非冲突样本;选择距离碰撞最大时间(MTTC)和冲突时间差(TDTC)作为评价指标,提出一种基于交通流运行轨迹的改进型TTC(Time ...     

一种改进的基于轮廓特征拐点的遮挡车辆分离方法

在传统的基于4类特征拐点的遮挡车辆分离方法的基础上进行改进,提出了一种基于8类特征拐点的分离方法．该方法以车辆常用的矩形模板为先验知识,首先对存在遮挡的连通区域提取边缘轮廓,并将轮廓上的特征拐点分为8类;然后在对相邻且同类的轮廓特征拐点进行合并的基础上,利用改进的车辆轮廓特征拐点的类型组合来实现遮挡车辆的识别和分离．仿真实验表明,本文所提出的新方法具有更好的鲁棒性和精确性,且方法简单,具有很高的实际应用价值．     

基于改进粒子群算法的车辆路径问题研究

针对标准粒子群算法在解决多维复杂优化问题中存在的“早熟”现象,以及算法后期出现的搜索精度下降、收敛速度降低等不足,对算法做出改进：引入微生物行为机制中的趋化、繁殖、迁移算子。最后,通过实例验证对比,表明改进粒子群算法在搜索效率和解的质量方面均优于遗传算法和基本粒子群算法。     

基于轨迹数据的货车自发编队节油潜力估计

为探索最大编队长度和路网中行驶货车数目对自发编队的影响以及评估真实世界自发编队油耗节省潜力,提出了既可保证一定程度的搜索又能防止为过分追求更大编队长度而花费较长时间等待的动态时空搜索范围策略,利用辽宁省货车轨迹数据挖掘了多辆货车的最长公共子序列,并构建整数规划模型求解,获取最大节省油耗下的编队方案。结果显示：编队油耗节省会随着路网中行驶货车数目和最大编队长度的增加而增加,编队中车辆平均行驶距离和平均节省油耗最终分别收敛至一范围;编队行驶距离并不一定会随着允许最大编队长度的增加而增加,即自发编队最大油耗节省策略并非编队最大行驶距离策略;在不考虑时间搜索范围时,通过继续增大空间搜索范围可实现更多的燃油节省,但不考虑空间搜索范围时持续增加时间搜索范围却不能获得更多燃油节省;4000辆车的数据集进行自发编队时每天最多可节省燃油2026.21 L,最大允许编队长度为5辆比最大允许编队长度为2辆的车辆平均节省油耗最多可提升13.92%。将本文整套处理流程应用于更大规模的货车数据集,可组成自发编队的目标车辆将会显著增加,相应地也可减少更多的能源消耗和污染物的排放,具有很大的应用潜力。     

基于MPC路径跟踪研究

针对无人驾驶车辆在实际行驶过程中的路径跟踪问题,建立车辆二自由度动力学模型和路径跟踪预测模型,将预测模型与车辆二自由度动力学模型相结合。基于MPC轨迹路径跟踪算法,并搭建了基于dSPACE系统硬件在环仿真试验平台,进行硬件在环仿真试验,验证MPC轨迹路径跟踪仿真控制策略的合理性和正确性。结果表明:设计的基于MPC路径跟踪控制可以保证车辆在换道时,方位平均偏差在0.05 m范围内,利于实际应用。     

无人救生船的结构设计与航迹优化研究

为了改善无人救生船在夜间航行的安全性问题,缩短救援所需的时间,需要提高无人船在夜间航行的适应力并对其航迹进行优化.本文提出一种考虑多种结构相互配合的新型结构无人船,同时将改进粒子群优化算法运用于航迹优化,对算法的重要参数以及易陷于局部最优的不足进行改进.仿真结果表明,与传统无人救生船搜救模型相比,本文提出的新型无人救生船结构与航迹优化方法能切实保障夜间救援的安全并减少航行时间.     

基于车辆动力传动和转向系统的换道轨迹优化策略

现有的换道轨迹研究大多是将换道轨迹规划和换道轨迹跟踪进行相对独立的研究,这类轨迹在实施过程中将产生不可避免的误差。为了消除这一误差以及缓解或解决由于不当换道行为引起的交通问题,本文提出一种考虑车辆动力传动和转向系统的换道轨迹优化策略,用以指导或替代驾驶员的换道行为。首先,利用Next Generation Simulation (NGSIM)数据获得换道过程的主要驾驶任务,并用highD数据对其进行验证。其次,基于二自由度车辆模型分析车辆的换道运动特性,构建能够被动力传动系统和转向系统所实现的换道轨迹。结果表明,所提策略可以在保证驾驶安全性的前提下,实现经济、舒适和高效的换道过程。单独考虑经济、舒适和高效的优化策略,能够分别降低35.71%的单位路程燃油消耗,94.58%的前轮转角的角速度以及70%的换道所需时间。这说明所提的换道轨迹优化策略能够从微观角度缓解或解决由不当换道驾驶行为造成的交通问题,并为驾驶辅助系统提供理论依据和方法指导。     

基于改进响应面法的结构模型修正研究

提出采用响应面法进行有限元模型修正.该方法根据方差分析或先验信息进行设计参数筛选,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,通过响应面自身特性进行迭代修正.在此基础上,根据样本点对目标函数贡献的差异性提出通过加权来构造改进的二次响应面,改进后的响应面可以更快地迭代收敛,计算量小,可推广至非线性等复杂模型,某算例验证该方法的有效性.