【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及自動駕駛，具體涉及一種自適應權重調整的人工勢場法避障方法、系統及環衛車輛。
技術介紹
1、在自動駕駛技術的快速發展背景下，環衛車輛等自動駕駛車輛已成為城市清潔和維護的重要工具。這些車輛在執行清掃、垃圾收集等任務時，必須具備高效且可靠的避障能力，以確保作業過程的安全與效率。目前，自動駕駛車輛的避障技術主要依賴于人工勢場法，這一方法以其直觀性和易實現性在自動駕駛領域得到了廣泛應用。
2、傳統的人工勢場法是一種基于虛擬力場的避障策略，通過將目標點和障礙物分別視為正負電荷(或引力源和斥力源)，構建吸引勢場和排斥勢場來引導車輛的運動。吸引勢場從目標點發出，對車輛產生持續的吸引力，使車輛能夠沿著勢能降低的方向(即向目標點)移動。而排斥勢場則在障礙物周圍形成，對接近障礙物的車輛產生排斥力，從而防止車輛與障礙物發生碰撞。
3、盡管傳統人工勢場法在避障方面具有一定的效果，但在實際應用中，其局限性也日益凸顯：
4、(1)目標不可及與局部最小值問題：在復雜環境中，多個障礙物可能形成復雜的排斥勢場，導致車輛在某些情況下無法找到到達目標的最佳路徑，甚至陷入局部最小值，無法繼續前行。
5、(2)排斥勢場沖突：當多個障礙物同時存在時，它們各自產生的排斥勢場可能相互沖突，使車輛陷入“徘徊”狀態，無法順利穿越障礙物區域。
6、(3)運動突變問題：當車輛接近障礙物時，排斥力會急劇增大，可能導致車輛運動的突然改變，影響行駛的平穩性和安全性。
7、(4)權重固定導致的靈活性不足：傳統
8、綜上所述，傳統人工勢場法在避障方面存在諸多局限性，特別是在復雜環境中，其避障效率和安全性難以得到保障。因此，開發一種能夠克服這些缺陷、提高避障效率和安全性的新方法顯得尤為重要。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種自適應權重調整的人工勢場法避障方法、系統及環衛車輛，通過動態調整吸引勢場和排斥勢場的權重，使車輛能夠根據當前環境和狀態做出最優的避障決策，以提高避障效率和安全性。
2、第一方面，本專利技術所述的一種自適應權重調整的人工勢場法避障方法，包括以下步驟：
3、數據采集：使用激光雷達和超聲波傳感器采集車輛周圍的環境數據，包括障礙物的位置、大小和形狀；
4、數據預處理：對采集的數據進行去噪、融合和歸一化處理；
5、建立人工勢場：在目標和障礙物之間建立吸引勢場和排斥勢場，其中，吸引勢場用于引導車輛向目標點移動，排斥勢場用于防止車輛與障礙物相撞；
6、自適應權重調整：根據車輛當前位置和環境信息，動態調整吸引勢場的權重和排斥勢場的權重；
7、路徑計算：根據調整后的權重，以及吸引勢場和排斥勢場計算總的合力場，并基于總的合力場使用路徑搜索算法搜索從當前位置到目標點的最優路徑；
8、車輛行駛控制：根據計算出的最優路徑，控制車輛的行駛方向和速度。
9、可選地，所述吸引勢場的計算公式為：
10、
11、其中，ua是吸引勢場，ka是吸引勢場的常數，dtarget是車輛到目標點的距離。
12、可選地，所述排斥勢場的計算公式為：
13、
14、其中，ur是排斥勢場，kr是排斥勢場的常數，dobstacle是車輛到最近障礙物的距離。
15、可選地，動態調整吸引勢場的權重的方法為：
16、
17、其中，wa是吸引勢場的權重，ka是吸引勢場的常數，dtarget是車輛到目標點的距離，dcurrent是車輛當前距離。
18、可選地，動態調整排斥勢場的權重的方法為：
19、
20、其中，wr是排斥勢場的權重，kr是排斥勢場的常數，dobstacle是車輛到最近障礙物的距離，dthreshold是安全距離閾值。
21、可選地，所述路徑計算步驟中，總的合力場的計算公式為：
22、u＝wa·ua+wr·ur
23、其中，u是總的合力場，wa是吸引勢場的權重，ua是吸引勢場，wr是排斥勢場的權重，ur是排斥勢場。
24、可選地，所述車輛行駛控制步驟中，還包括：
25、實時監控車輛的行駛狀態和周圍環境的變化，根據反饋調整車輛的行駛方向和速度。
26、可選地，所述車輛行駛控制步驟中，還包括：在遇到緊急情況時，計算新的避障路徑，并控制車輛進行緊急避障。
27、第三方面，本專利技術所述的一種自適應權重調整的人工勢場法避障系統，包括存儲器和控制器，所述存儲器內存儲有計算機可讀程序，所述計算機可讀程序被控制器調用時，能執行如本專利技術所述自適應權重調整的人工勢場法避障方法的步驟。
28、第三方面，本專利技術所述的一種環衛車輛，采用如本專利技術所述的自適應權重調整的人工勢場法避障系統。
29、本專利技術的有益效果：
30、(1)本專利技術顯著提高了避障路徑的安全性：
31、本專利技術能夠根據實際環境和車輛狀態動態調整吸引勢場和排斥勢場的權重，使系統能夠智能響應環境變化，優化避障路徑；有效避免了傳統人工勢場法中常見的目標不可及和陷入局部最小值的問題。這種動態調整能力使得環衛車輛在面對突發狀況或復雜障礙物分布時，依然能夠保持流暢且安全的行駛路徑，減少了與障礙物的碰撞風險，確保了作業人員和設備的安全。
32、(2)本專利技術提升了避障路徑的效率：
33、本專利技術通過精確計算合力場并采用先進的路徑搜索算法，系統能夠快速找到最優路徑。本專利技術縮短了避障時間和路徑長度，從而提高了環衛車輛的作業效率。在城市街道、工業園區等環境中，這意味著車輛可以更快地完成清掃任務，減少因避障導致的作業中斷，提升城市清潔的及時性和效率。
34、(3)本專利技術增強了系統的適應性：
35、本專利技術的適應性也得到了顯著增強，能夠應對動態變化的環境和障礙物。例如，在交通流量大或行人密集的區域，系統能夠實時監測并適應這些變化，調整行駛策略，確保環衛車輛在保持安全距離的同時，有效地執行清掃作業。這種適應性不僅提升了作業的安全性，也為環衛車輛在多種環境下的應用提供了可能。
36、(4)本專利技術降低了運營成本并提升經濟效益：
37、本專利技術減少了因事故和延誤導致的經濟損失；同時提升了作業效率，為城市環衛工作帶來經濟和社會效益的雙重提升；另外，增強了運輸公司的競爭能力，為整個城市的環境衛生和交通安全做出了積極貢獻。
38、綜上所述，本專利技術不僅在技術層面上提升了環衛車輛的安全性和效率，還在經濟層面上為運輸公司帶來了顯著的成本節約和效率提升。這些技術效果的實現，不僅提升了運輸公司的競爭力，也為城市的環境本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述吸引勢場的計算公式為：
3.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述排斥勢場的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，動態調整吸引勢場的權重的方法為：
5.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，動態調整排斥勢場的權重的方法為：
6.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述路徑計算步驟中，總的合力場的計算公式為：
7.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述車輛行駛控制步驟中，還包括：
8.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述車輛行駛控制步驟中，還包括：在遇到緊急情況時，計算新的避障路徑，并控制車輛進行緊急避障。
9.一種自適應權重調整的
10.一種環衛車輛，其特征在于：采用如權利要求9所述的自適應權重調整的人工勢場法避障系統。
...【技術特征摘要】
1.一種自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述吸引勢場的計算公式為：
3.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述排斥勢場的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，動態調整吸引勢場的權重的方法為：
5.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，動態調整排斥勢場的權重的方法為：
6.根據權利要求1所述的自適應權重調整的人工勢場法避障方法，其特征在于，所述路徑計算步驟中，總的合力場...
【專利技術屬性】
技術研發人員：舒海東，鄭佰平，楊立業，郭昌川，袁媛，朱尚龍，周雨，
申請(專利權)人：重慶市環衛集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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