[发明专利]一种基于改进动态窗口法的无人地面车辆路径规划方法

说明书

本发明公开一种基于改进动态窗口法的无人地面车辆路径规划方法，包括步骤：根据无人地面车辆所处的位置和环境构建一个栅格地图，并在其中设置全局路径的起点和终点；根据已构建的栅格地图与全局路径的起点经纬度和终点经纬度，使用A‑Star算法进行全局路径规划，获得一条全局路径以及该全局路径中的前后共n个转折点，n≥1；依次将全局路径的起点、前后共n个转折点和全局路径的终点共n+2个位置中的每两个相邻位置作为一条局部路径的起点和终点，形成n+1条局部路径；依次对所述n+1条局部路径重复地使用改进的动态窗口法进行局部路径规划，以完成无人地面车辆的路径规划。本技术方案能为无人地面车辆行驶规划出短的、平滑的全局路径，且路径规划时间短，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于无人地面车辆路径规划技术领域，涉及全局路径规划与局部路径规划相结合的无人地面车辆路径规划方法，尤其是一种基于改进动态窗口法的无人地面车辆路径规划方法。

背景技术

无人地面车辆(unmanned ground vehicle)是一种可自主行驶或者遥控操作的地面移动机械化设备。路径规划(path planning)是无人地面车辆实现自主行驶的关键技术之一，它能够为无人地面车辆规划出一条从起点到终点的优化的行驶路线。

随着社会的进步和科技的发展，无人地面车辆已经开始应用于工业、军事、消防、交通运输等领域，以协助人们完成危险的、常规的、重复性的任务。路径规划方法的效果和性能对无人地面车辆的行驶效率、安全性和稳定性产生很大影响。

路径规划方法分为全局路径规划方法和局部路径规划方法。

典型的全局路径规划方法是A-Star算法(参见：Junwei Yu，Jing Hou，GuangChen.Improved Safety-First A-Star Algorithm for Autonomous Vehicles.5thInternational Conference on Advanced Robotics and Mechatronics，ICARM 2020，December 18-21，2020.IEEE 2020，ISBN 978-1-7281-6479-3，pp.706-710.https：//doi.org/10.1109/ICARM49381.2020.9195318)。A-Star算法的优点是搜索速度快、路径规划时间短、全局优化性能好，不足是路径转折点多、路径不够平滑。

典型的局部路径规划方法是动态窗口法(简称DWA，参见：Fuhai Zhang，Ning Li，Tiegang Xue，Ying Zhu，Rupeng Yuan，Yili Fu：An Improved Dynamic Window ApproachIntegrated Global Path Planning.2019IEEE International Conference on Roboticsand Biomimetics，ROBIO 2019，December 6-8，2019.IEEE 2019，ISBN 978-1-7281-6321-5，pp.2873-2878.https：//doi.org/10.1109/ROBIO49542.2019.8961684)。动态窗口法的优点是计算复杂度较低、规划的路径较平滑，不足是规划出的路径长度较长，路径规划的时间较长。

为了克服所属技术领域中现有技术的不足，即：规划出的路径长度较长、路径不够平滑、路径规划时间长，本发明对动态窗口法(DWA)进行改进后与A-Star算法进行有机结合，形成一种基于改进动态窗口法的无人地面车辆路径规划方法(简称A-Star-DWA方法)。本发明提供的A-Star-DWA方法不仅能够规划出较短且较平滑的路径，而且路径规划时间较短。