改进rrt在汽车避障局部路径规划中的应用

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1、改进RRT在汽车避障局部路径规划中的应用摘要：根据传统快速搜索随机树算法搜索速度快、所需时间短，但随机性大以及约束不足等特点，建立了直道和弯道的期望路径模型，采用高斯分布描述随机采样点，并引入启发式搜索机制，改进RRT算法.与原算法仿真对比，结果表明：改进算法所规划的路径质量显著提高，规划时间缩短一倍.同时，在Prescan软件中搭建直道和弯道仿真场景，跟随规划路径，结果表明：改进后RRT算法所得路径具有很好的跟随效果，且侧向加速度在车辆稳定性要求范围内，说明采用改进后的RRT算法进行汽车局部路径规划可行实用.关键词：快速搜索随机树；汽车局部路径规划；高斯分布；

2、路径跟随中图分类号：TP242文献标志码：AAnImprovedRRTAlgorithmofLocalPathPlanningforVehicleCollisionAvoidanceSONGXiaolin,ZHOUNan，HUANGZhengyu，CAOHaotianAbstract：TheoriginalRapidly-exploringRandomTreesalgorithmhasarapidexploring-speedandshortrequiredtimeinpathplanningthoughithaslargerandomnessandlackso

3、fconstraints.Thus，animprovedRRTwasproposedwheretheexpectedpathswerebuiltinbothstraightandcurvedroads.Therandompointswereaccordedwithnormaldistributionaroundtheexpectedpaths.Heuristicsearchmethodthatledtherandompointstothegoalwithacertainprobabilitywasalsousedforimprovement.Comparedwi

4、ththeoriginalRRTalgorithm,itperformsquitewellinbothtime-efficientandpathqualityinthesimulation.Meanwhile，theeffectivenessoftheimprovedRRTalgorithmwasverifiedinPrescan.Thepathcanbefollowedwellandthesecurelateralaccelerationwassatisfied.Inconclusion，theimprovedRRTiseffectiveinthepathpl

5、anningforvehiclecollisionavoidance.Keywords:rapidly-exploringrandomtrees；vehiclepathplanning；Gaussdistribution；pathfollowing近年来随着汽车向智能化的不断发展，无人驾驶汽车技术引得越来越多人开始关注.路径规划作为其中一项关键技术，许多学者开展了有益的探索，并取得了一些研宄成果.比如A*算法［1］、D*算法［2］等启发式搜索算法，在复杂环境下有着很好的规划速度，但是路径并不理想；人工势场法［3］是一种虚拟力算法，其优点是规划的路径平滑，但是容易

6、陷入局部最优解；人工势场法与弹性绳模型结合［4-6］在车辆局部路径规划时有理想的路径，但由于模型比较复杂，搜索效率低；此外蚁群算法、遗传算法、神经网络算法、水滴算法等智能仿生算法P-10］，在令理复杂动态环境信息时有较好表现，但由于需迭代计算，时效性不够好.快速搜索随机树算法［11］由Lavalle于1998年提出，是一种基于树结构的典型算法，在移动机器人路径规划中有着较早应用.由于算法在进行路径规划时是随机采样，不需要预处理，因此有着很快的搜索速度.路径点之间可以经过运动学、动力学仿真生成可执行曲线，因此该方法可用于解决含有运动学约束的路径规划问题.但RRT算

7、法存在一些不足：1）重现性差，对同一环境进行多次路径规划结果不同；2）寻找最优或者次优路径能力较差；3）随机采样点在整个可行域内随机寻点的搜索方式，存在很多不必要的运算，影响算法速度.随着RRT算法的应用和改进，一些学者也提出了不同的方法.偏向RRT［12］以及双向RRT［13］的提出使得算法的搜索效率得到了提高；DRRT［14］与MP-RRT［15］原算法在搜索路径的稳定性上做出了改进.但上述改进之后的结果并不适用于汽车行驶路径.针对以上不足，本文将建立道路模型，考虑路径约束，改进RRT算法，使其规划出的路径能够适用于汽车运动.1道路环境建模在环境已知的情况下

8、，建立道路环境模型.直道