兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 841-850.doi: 10.12382/bgxb.2021.0800
熊光明(), 于全富(
), 胡秀中(
), 周子杰(
), 许佳慧(
)
收稿日期:
2021-11-25
上线日期:
2022-06-15
作者简介:
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于全富(1997—),男,硕士研究生。E-mail:3120200424@bit.edu.cn; |
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胡秀中(1997—),男,硕士研究生。E-mail:3120210302@bit.edu.cn; |
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周子杰(2000—),男,硕士研究生。E-mail:a121884344@qq.com; |
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许佳慧(2000—),女,硕士研究生。E-mail:3120220416@bit.edu.cn |
XIONG Guangming(), YU Quanfu(
), HU Xiuzhong(
), ZHOU Zijie(
), XU Jiahui(
)
Received:
2021-11-25
Online:
2022-06-15
摘要:
针对在多层建筑物内无人平台的自主导航问题,提出一种考虑平台特性的运动规划框架。根据履带式平台的特点,采用零半径转向运动基元方案,并引入维诺路径,提高了全局规划在狭窄环境中的灵活性与安全性。经过分段三次Hermite插值得到平滑的全局路径。基于履带式平台运动模型,在轨迹预测的基础上,利用波阵值来提高局部规划算法在障碍物信息失准情况下的鲁棒性,并结合有限状态机决策模型,实现多楼层间的自主导航任务。对算法进行了仿真与实车实验验证。研究结果表明,新算法能够更好地适应室内环境空间狭窄的特点,同时也证明了在实际环境中的可行性。
熊光明, 于全富, 胡秀中, 周子杰, 许佳慧. 考虑平台特性的多层建筑物内履带式无人平台运动规划[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 841-850.
XIONG Guangming, YU Quanfu, HU Xiuzhong, ZHOU Zijie, XU Jiahui. A Motion Planner for Unmanned Tracked Vehicles in Multi-storey Buildings Considering the Characteristics of Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 841-850.
算法 | 扩展基元数量/个 | 路径长度/m | 搜索耗时/ms |
---|---|---|---|
传统基元A* | 452 | 18.0 | 36.8 |
本文算法 | 466 | 12.4 | 39.2 |
表1 全局规划仿真结果
Table 1 Simulation results of the global planner
算法 | 扩展基元数量/个 | 路径长度/m | 搜索耗时/ms |
---|---|---|---|
传统基元A* | 452 | 18.0 | 36.8 |
本文算法 | 466 | 12.4 | 39.2 |
图13 局部规划仿真对比图(左为遇到障碍物,右为绕过障碍物)
Fig. 13 Comparison of the local planner’s simulation results (left picture shows encountering obstacles, right picture shows bypassing obstacles)
阶段 | 路径长度/m | 实际运动时间/s | 平均速度/(m·s-1) | 最大速度/(m·s-1) |
---|---|---|---|---|
第1层区域 | 15.2 | 77 | 0.20 | 0.4 |
楼梯区域 | 40.6 | 463 | 0.10 | 0.2 |
第3层区域 | 23.7 | 152 | 0.16 | 0.4 |
表2 实车实验结果
Table 2 Results of the experiment
阶段 | 路径长度/m | 实际运动时间/s | 平均速度/(m·s-1) | 最大速度/(m·s-1) |
---|---|---|---|---|
第1层区域 | 15.2 | 77 | 0.20 | 0.4 |
楼梯区域 | 40.6 | 463 | 0.10 | 0.2 |
第3层区域 | 23.7 | 152 | 0.16 | 0.4 |
[1] |
DARPA. DARPA Announces subterranean (SubT) challenge final event site and date[EB/OL]. [2021-07-01]. https://www.darpa.mil/news-events/2020-01-07.
|
[2] |
全军武器信息采购网. “跨越险阻2021”第四届陆上无人系统挑战赛赛事通知[EB/OL]. [2021-06-03]. http://www.weain.mil.cn/cggg/jdgg/1400087198603255810.shtml.
|
All army weapon information procurement network. Notice of the fourth "Crossing Obstacles 2021" land unmanned system challenge[EB/OL]. [2021-06-03]. http://www.weain.mil.cn/cggg/jdgg/1400087198603255810.shtml. (in Chinese)
|
|
[3] |
|
[4] |
doi: 10.1002/rob.21462 URL |
[5] |
doi: 10.1177/0278364902021010841 URL |
[6] |
doi: 10.1177/0278364906075328 URL |
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
doi: 10.1109/TITS.2021.3054921 URL |
[14] |
|
[15] |
夏娜, 束强, 赵青, 等. 基于维诺图和二分图的水面移动基站路径规划方法[J]. 自动化学报, 2016, 42(8):1185-1197.
|
|
|
[16] |
doi: 10.1109/TASE.2020.3016276 URL |
[17] |
doi: 10.1007/s11548-019-01923-3 |
[18] |
|
[19] |
王威, 陈慧岩, 马建昊, 等. 基于Frenet坐标系和控制延时补偿的智能车辆路径跟踪[J]. 兵工学报, 2019, 40(11):2336-2351.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.11.019 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.11.019 |
|
[20] |
|
[21] |
|
[1] | 赵熙俊, 崔星, 李兆冬, 王一全, 杨雨. 编队机动自适应车间距保持控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(S2): 44-51. |
[2] | 李兆冬, 赵熙俊, 杨婷婷, 齐晓隆, 周昌仪, 张立明. 越野环境下高精地图关键技术和应用展望[J]. 兵工学报, 2023, 44(S2): 1-11. |
[3] | 孔国杰, 冯时, 于会龙, 巨志扬, 龚建伟. 无人集群系统协同运动规划技术综述[J]. 兵工学报, 2023, 44(1): 11-26. |
[4] | 王博洋, 关海杰, 龚建伟, 陈慧岩, 赵卉菁. 面向异构履带车辆的统一运动规划方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(2): 241-251. |
[5] | 戴宗武, 张少甫, 刘乃强, 胡月, 王喆, 段岑薇, 孙宇哲. 用于自主导航的SAR/多普勒雷达一体化技术设计[J]. 兵工学报, 2022, 43(12): 3093-3102. |
[6] | 陈雨荻, 熊智, 刘建业, 杨闯, 晁丽君, 彭杨. 基于海马体的面向未知复杂环境类脑导航技术综述[J]. 兵工学报, 2022, 43(11): 2965-2980. |
[7] | 邹渊, 焦飞翔, 崔星, 张旭东, 张彬. 地面无人平台动力源集成技术发展综述[J]. 兵工学报, 2020, 41(10): 2131-2144. |
[8] | 陈慧岩, 张玉. 军用地面无人机动平台技术发展综述[J]. 兵工学报, 2014, 35(10): 1696-1706. |
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