1.一种复杂非凸环境下的车辆路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:使用激光雷达对环境进行建图,并按照比例转换为栅格地图,从而得到栅格矩阵map1;在所述栅格矩阵map1中,令数值“1”代表障碍物,表示车辆不能通行;数值“0”代表自由空间,车辆能通行;
步骤二:用图像处理算法对栅格地图map1中的非凸障碍物进行识别,并将识别到的非凸障碍物补全为凸障碍物,再按照同样的比例得到新的栅格矩阵map2;在所述新的栅格矩阵map2中,令数值“1”代表障碍物,表示车辆不能通行;数值“0”代表自由空间,车辆能通行;
步骤三:确定路径的起始点为Qstart、目标点为Qend、概率参数为P、阈值参数为M,并使用改进的RRT算法中进行路径求解:
步骤3‑1:考虑车辆的实际尺寸,并采用单圆模型对栅格矩阵map1和新的栅格矩阵map2中的障碍物进行膨胀处理;
步骤3‑2:令所述起始点Qstart的父节点标记为“0”,并与起始点Qstart一起加入树T中,从而构成初始节点信息;定义循环变量为i,并初始化i=1;
步骤3‑3:生成第i次循环的随机数Random_i,如果Random_i大于P,则在膨胀后的栅格矩阵map1中随机获取第i个采样点Qrand_i,否则,在膨胀后的栅格矩阵map2中获取第i个采样点Qrand_i;
步骤3‑4:若第i个采样点Qrand_i的数值为“0”,则表示为可行采样点,并执行步骤3‑5,否则,表示不可行采样点,并将i+1赋值给i后,返回步骤3‑3顺序执行;
步骤3‑5:在树T中搜寻距离第i个采样点Qrand_i最近的节点Qnear_i,并根据Qnear_i向第i个采样点Qrand_i的方向延长阈值参数M的距离,从而得到新节点Qnew_i,令新节点Qnew_i的父节点标识为“Qnear_i”;
步骤3‑6:判断节点Qnear_i至新节点Qnew_i间的路径是否满足可行性和车辆的运动学约束,若满足,则执行步骤3‑7,否则,将i+1赋值给i后,返回步骤3‑3顺序执行;
步骤3‑7:将新节点Qnew_i及其父节点标识“Qnear_i”加入树T中,判断新节点Qnew_i与目标点Qend的距离是否在M内,若在范围内,且新节点Qnew_i与目标点Qend间路径满足可行性和车辆的运动学约束,则代表找到从起始点Qstart到目标点Qend间的安全路径,并执行步骤四,否则,将i+1赋值给i后,转到步骤3‑3顺序执行;
步骤四:将所述安全路径利用B样条曲线进行平滑后,输出给小车用于跟踪控制。
2.根据权利要求1所述的复杂非凸环境下的车辆路径规划方法,其特征在于,所述步骤二中,是先提取栅格地图map1中的障碍物角点,根据角点判断相应的障碍物是否为非凸形状,若为非凸形状且目标点Qend不在所要填充的区域内,则根据图像处理算法将非凸形状的障碍物填充为凸形障碍物,并将填充后的栅格矩阵记为map2。
3.根据权利要求1的复杂非凸环境下的车辆路径规划方法,其特征在于,所述步骤3‑6中的可行性节点Qnear_i至新节点Qnew_i间的路径可行性是指两点间路径上的所有节点均为数值为“0”的可行点。
4.根据权利要求3的复杂非凸环境下的车辆路径规划方法,其特征在于,所述步骤3‑6中的车辆运动学约束如式(1)‑式(3)所示:β≤αmax (3)
式(1)‑式(3)中:β为相邻路段的向量夹角,为相邻路段中的第一条路段,为相邻路段中的第二条路段;α为车辆速度的侧偏角,Lf为车辆质心到前轴距离,Lr为车辆质心到后轴距离,δf为车辆的前轮转角;αmax为最大速度侧偏角。