Planificación de trayectorias para evitar colisiones basada en la búsqueda dinámica de corredores espacio-temporales en escenarios de carreteras sinuosas para vehículos inteligentes
Autores: Zhang, Mingfang; Tong, Lianghao; Zhao, Leyuan; Wang, Pangwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de trayectorias para evitar colisiones basada en la búsqueda dinámica de corredores espacio-temporales en escenarios de carreteras sinuosas para vehículos inteligentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Estrategia de planificación de trayectorias
Vehículos inteligentes
Búsqueda de corredores espacio-temporales
Expansión del espacio de obstáculos
Expansión dinámica de pasos
Algoritmo híbrido A*
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Para evitar colisiones y garantizar la seguridad, comodidad y eficiencia al conducir, en este estudio proponemos una estrategia de planificación de trayectorias para vehículos inteligentes que navegan por escenarios de carreteras sinuosas. Esta estrategia se basa en una búsqueda dinámica de corredores espacio-temporales. Primero, se construye un módulo de expansión del espacio de obstáculos utilizando un modelo de distancia crítica de seguridad para generar un corredor espacio-temporal buscable. A continuación, se realiza una expansión dinámica de pasos para mejorar el algoritmo de búsqueda híbrido A* tradicional mediante la discretización de ángulos de dirección de las ruedas delanteras y aceleración. El método de bisección se aplica para optimizar de forma iterativa los nodos hijos en cada paso, y se selecciona el nodo hijo con el menor costo como nodo de búsqueda aproximado. Posteriormente, se emplea un algoritmo de ajuste de trayectoria de segmento ponderado localmente de doble regresión, y se genera la trayectoria óptima. Finalmente, se valida el rendimiento de la estrategia de planificación de trayectorias propuesta en la plataforma de simulación de Carla. Los resultados muestran la efectividad y eficiencia de nuestra estrategia en tres escenarios típicos.
Descripción
Para evitar colisiones y garantizar la seguridad, comodidad y eficiencia al conducir, en este estudio proponemos una estrategia de planificación de trayectorias para vehículos inteligentes que navegan por escenarios de carreteras sinuosas. Esta estrategia se basa en una búsqueda dinámica de corredores espacio-temporales. Primero, se construye un módulo de expansión del espacio de obstáculos utilizando un modelo de distancia crítica de seguridad para generar un corredor espacio-temporal buscable. A continuación, se realiza una expansión dinámica de pasos para mejorar el algoritmo de búsqueda híbrido A* tradicional mediante la discretización de ángulos de dirección de las ruedas delanteras y aceleración. El método de bisección se aplica para optimizar de forma iterativa los nodos hijos en cada paso, y se selecciona el nodo hijo con el menor costo como nodo de búsqueda aproximado. Posteriormente, se emplea un algoritmo de ajuste de trayectoria de segmento ponderado localmente de doble regresión, y se genera la trayectoria óptima. Finalmente, se valida el rendimiento de la estrategia de planificación de trayectorias propuesta en la plataforma de simulación de Carla. Los resultados muestran la efectividad y eficiencia de nuestra estrategia en tres escenarios típicos.