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申请/专利权人：北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院)

摘要：本发明公开了一种基于多模式搜索的四轮阿克曼转向车辆及其运动规划方法，所述运动规划方法根据前后轴可以独立进行阿克曼转向的车辆的运动模式结合了多种路径搜索方式，并具体包括：根据结合了蟹行加速与Reeds‑Shepp曲线加速的搜索方式获得初始路径；对初始路径进行速度规划，得到车辆运动轨迹初始解；在初始解及车辆运动学约束、边值约束、性能约束、避障约束和优化目标函数下，进行优化求解，得到最终运动轨迹。本发明充分发挥了四轮阿克曼转向车辆的运动特性和机动性优势，并显著提高了运动规划效率。

主权项：1.基于多模式搜索的四轮阿克曼转向车辆运动规划方法，其特征在于，其包括：S1获得四轮转向阿克曼转向车辆、其已知泊车场地及已知障碍物的基础信息，根据所得基础信息，通过多模式搜索方法获得阿克曼转向车辆的初始运动路径；其中，所述四轮阿克曼转向车辆的基础信息包括四轮阿克曼转向车辆的起点位姿、终点位姿、车辆的尺寸及性能数据；所述已知泊车场地的基础信息包括泊车场地的范围大小；所述已知障碍物的基础信息包括泊车场地范围内所包含的全部静态障碍物的位置信息；S2根据四轮阿克曼转向车辆的行进方向对S1得到的初始运动路径进行分段，获得分段路径，通过包含最大加速度、最大减速度、最大前进速度及最大倒退速度的梯形速度曲线对所述分段路径进行速度规划，获得分段路径中每个路径节点对应的车辆速度和时间戳，根据所得时间戳计算出分段路径中每个路径节点对应的四轮阿克曼转向车辆的前后轮转向角角速度和其加速度，由分段路径中每个路径节点对应的车辆参考点的横坐标、纵坐标、航向角、前后轮转向角、前后轮转向角角速度、车辆速度及车辆加速度组成车辆参考点的初始轨迹信息；S3构建基于最优控制问题的四轮阿克曼转向车辆运动规划模型，以所述车辆参考点的初始轨迹信息作为该运动规划模型的初始解，其后在设置的四轮阿克曼转向车辆的运动学约束、边值约束、性能约束、避障约束和优化目标函数下，通过最优控制求解器对运动规划模型进行优化求解，得到优化后的最终轨迹；其中，所述多模式搜索方法包括：S101以四轮阿克曼转向车辆前后轴中点的连线的中点作为车辆参考点，车辆参考点的位置与路径节点的位置相对应；S102根据四轮阿克曼转向车辆的起点位姿和终点位姿建立其在泊车场景下的包含障碍物信息的栅格地图；S103分别建立空的开列表和闭列表，将四轮阿克曼转向车辆的起点位姿作为起始的当前父节点加入空的开列表中，在其后的步骤中以开列表中总代价值最小的节点作为当前父节点；S104在所述栅格地图中，判断当前父节点与四轮阿克曼转向车辆泊车终点的连线是否满足直接蟹行条件，若满足直接蟹行条件，则以当前父节点与四轮阿克曼转向车辆泊车终点的连线作为蟹行路径，对该蟹行路径进行碰撞检查，若该蟹行路径路径中不发生碰撞，则保留该蟹行路径作为四轮阿克曼转向车辆的初始运动路径或初始运动路径的组成部分；若不满足直接蟹行条件或蟹行路径中发生碰撞，则通过Reeds-Shepp曲线生成连接当前父节点到四轮阿克曼转向车辆泊车终点的路径即Reeds-Shepp路径，对所述Reeds-Shepp路径进行碰撞检查，若该Reeds-Shepp路径中不发生碰撞，则保留该Reeds-Shepp路径作为四轮阿克曼转向车辆的初始运动路径或初始运动路径的组成部分，若该Reeds-Shepp路径中发生碰撞，则基于当前父节点进行子节点的扩展，获得扩展子节点；其中，所述直接蟹行条件包括：当前父节点位置处即当前位置处的四轮阿克曼转向车辆的航向角与其终点位姿航向角之差小于设置的蟹行阈值，且泊车终点位置与当前位置间的连线与四轮阿克曼转向车辆的车头朝向的夹角在四轮阿克曼转向车辆的最大转向角范围内；S105判断所述扩展子节点是否已在开列表中，若是，则在开列表中保留该扩展子节点的信息，同时将其对应的当前父节点从开列表移除，放入闭列表；若所述扩展子节点不在开列表中，进一步判断其是否已在闭列表中，若是，则跳过该扩展子节点，直接进行下一扩展子节点的判断，若否，则将该扩展子节点加入开列表中，同时将其对应的当前父节点从开列表移除，放入闭列表；S106对开列表中的全部节点进行总代价值计算，以其中总代价值最小的节点作为当前父节点；S107循环进行步骤S104-S106，至处理完全部节点，输出所述初始运动路径或由所述初始运动路径的组成部分组合得到的初始运动路径。

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百度查询： 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 基于多模式搜索的四轮阿克曼转向车辆及其运动规划方法