关键词:
矿用卡车
路径优化
双层信赖域方法
八邻域螺旋扩展隧道
非线性
回溯直线搜索
摘要:
针对矿区复杂环境下的路径规划问题,文章提出一种基于双层信赖域策略的矿用卡车非线性路径优化算法。首先,在优化过程中的外层循环中,为确保运动学约束和避障需求,在经典可行驶隧道技术的基础上,提出了“八邻域螺旋”可行驶避障隧道方法,通过动态调整搜索模式在8个邻域方向上进行扩展,使碰撞路径点可以在隧道中进行避障调整;接着,构建路径优化状态空间离散模型,内层循环采用回溯直线搜索方法来精细化调整内层搜索方向和步长,通过动态调整信赖域半径的大小,有效应对路径优化模型中的非线性特性;最后,对优化算法进行实车对比试验。试验结果显示,与学术界主流的LIOM、DL-IAPS和OBCA等优化方法相比,本算法在入铲作业环境下的平均求解耗时至少可降低2.75%;与离散点平滑算法相比,该算法对曲率和曲率变化率的限制效果分别提高了约16.36%和28.07%,与多项优化算法相比,其对曲率和曲率变化率的限制效果分别提高了约8.46%和19.61%;在障碍物避让的试验中,其在一定程度上增加与障碍物距离的同时还保持了较低的曲率。这一优化结果不仅提高了无人驾驶矿用卡车的规划效率,也显著增强了其在复杂环境中的作业安全。