[发明专利]一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法

权利要求书

1.一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取障碍物坐标信息、无人车运动模型和初始状态信息；

步骤S2：设置多个虚拟目标点goal；

步骤S3：判断虚拟目标点与无人车当前时刻的空间位置，选择合适的航向角；

步骤S4：随机产生障碍物；

步骤S5：根据采样的线速度和角速度，计算动态速度窗口；

步骤S6：判断是否需要开始避障；

步骤S7：在动态窗口中计算可达的速度矢量；

步骤S8：在可达的速度矢量窗口中，根据评价函数选择最佳避障速度矢量；

步骤S9：输出最佳避障速度的大小和方向；

步骤S10：重复步骤S3至步骤S9，直至到达终点完成全局的路径追踪，并描点连线对无人车运动轨迹可视化；

其中，步骤S2具体为：在原来一个目标点的基础上增加多个目标点，即最后一个目标点为实际的终点，而在终点之前的所有目标点为虚拟目标点，小车在到达虚拟目标点时不会停止运动，而是接着向下一个虚拟目标点运动，并且当前虚拟目标点消失不再对无人车起导向作用，直到下一个目标点为终点，至终点时将小车的速度更新为0，从而完成全局路径的追踪行驶。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：无人车当前时刻的航向角是由初始航向角加上无人车角速度w_t对时间t的积分求出的，即：

yaw(t)∈[0，+∞)；

式中，yaw(t)表示当前时刻航向角，yaw(0)表示初始时刻航向角；w_t＞0表示逆时针行驶，w_t＜0表示顺时针行驶；

步骤S32：令评价函数为：

heading＝180°-κ；

式中，κ表示当前时刻无人车速度方向和与目标点方向之间的夹角；

当时：

当时：

式中，y_gi表示第i个目标点的纵坐标，y_t表示当前时刻无人车的纵坐标，x_gi表示第i个目标点的横坐标，x_t表示当前时刻无人车的横坐标。

3.根据权利要求2所述的一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于：在无人车行驶过程中，判断虚拟目标点纵坐标y_gi与当前时刻无人车的纵坐标y_t的大小，当y_giy_t时，更新yaw(t)∈[0,π]。

4.根据权利要求3所述的一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于：当y_giy_t时，取当y_giy_t时，取

5.根据权利要求1所述的一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于：步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51：明确无人车运动学模型的线速度和角速度的最大值v_max、ω_max，通过设置一定的时间间隔，计算在当前时刻速度(v,ω)和无人车加减速度的限制下，所能达到的最大和最小线速度v_tmax、v_tmin以及最大和最小角速度ω_tmax、ω_tmin，通过将其与v_max、ω_max比较得出在当前时刻速度下(v,ω)的动态速度窗口；其中，v表示当前时刻的线速度，ω表示当前时刻的角速度；

步骤S52：计算速度空间中每组线速度和角速度在前向模拟时间δ内的运动轨迹。

6.根据权利要求5所述的一种基于动态窗口的多虚拟目标点全局动态路径规划算法，其特征在于：步骤S52中，所述前向模拟时间δ的取值为4s。