改进RRT在汽车避障局部路径规划中的应用_宋晓琳1
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第
４
４
卷
第
４
期
２
０
１
７
年
４
月
湖 南 大 学 学 报
（
自 然 科 学 版
）
Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ
Ｈｕｎａｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
（
Ｎａｔｕｒａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
）
Ｖｏｌ．４４
，
Ｎｏ．４
Ａ
ｐ
ｒ．２
０
１
７
文章编号
：
１６７４
－
２９７４
（
２０１７
）
０４
－
００３０
－
０８ ＤＯＩ
：
１０．１６３３９
／
ｊ
．ｃｎｋｉ．ｈｄｘｂｚｋｂ．２０１７．０４．００５
改进
ＲＲＴ
在汽车避障局部
路径规划中的应用
＊
宋晓琳
，
周南
，
黄正瑜
，
曹昊天
（
湖南大学 汽车车身先进设计与制造国家重点实验室
，
湖南 长沙
４１００８２
）
摘
要
：
根据传统快速搜索随机树算法
（
ｒａ
ｐ
ｉｄｌ
ｙ
ｒａｎｄｏｍ
－
ｅｘ
ｐ
ｌｏｒｉｎ
ｇ
ｔｒｅｅｓ
，
简称
ＲＲＴ
）
搜
索速度快
、
所需时间短
，
但随机性大以及约束不足等特点
，
建立了直道和弯道的期望路径模
型
，
采用高斯分布描述随机采样点
，
并引入启发式搜索机制
，
改进
ＲＲＴ
算法
．
与原算法仿真
对比
，
结果表明
：
改进算法所规划的路径质量显著提高
，
规划时间缩短一倍
．
同时
，
在
Ｐｒｅｓｃａｎ
软件中搭建直道和弯道仿真场景
，
跟随规划路径
，
结果表明
：
改进后
ＲＲＴ
算法所得路径具
有很好的跟随效果
，
且侧向加速度在车辆稳定性要求范围内
，
说明采用改进后的
ＲＲＴ
算法
进行汽车局部路径规划可行实用
．
关键词
：
快速搜索随机树
；
汽车局部路径规划
；
高斯分布
；
路径跟随
中图分类号
：
ＴＰ２４２
文献标志码
：
Ａ
Ａｎ
Ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ
ＲＲＴ
Ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
ｏｆ
Ｌｏｃａｌ
Ｐａｔｈ
Ｐｌａｎｎｉｎ
ｇ
ｆｏｒ
Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
Ａｖｏｉｄａｎｃｅ
ＳＯＮＧ
Ｘｉａｏｌｉｎ
，
ＺＨＯＵ
Ｎａｎ
，
ＨＵＡＮＧ
Ｚｈｅｎ
ｇｙ
ｕ
，
ＣＡＯ
Ｈａｏｔｉａｎ
（
Ｓｔａｋｅ
Ｋｅ
ｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒ
ｙ
ｏｆ
Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ｄｅｓｉ
ｇ
ｎ
ａｎｄ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎ
ｇ
ｆｏｒ
Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｂｏｄ
ｙ
，
Ｈｕｎａｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
，
Ｃｈａｎ
ｇ
ｓｈａ
４１００８２
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
：
Ｔｈｅ
ｏｒｉ
ｇ
ｉｎａｌ
Ｒａ
ｐ
ｉｄｌ
ｙ
－
ｅｘ
ｐ
ｌｏｒｉｎ
ｇ
Ｒａｎｄｏｍ
Ｔｒｅｅｓ
（
ＲＲＴ
）
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
ｈａｓ
ａ
ｒａ
ｐ
ｉｄ
ｅｘ
ｐ
ｌｏｒｉｎ
ｇ
－
ｓ
ｐ
ｅｅｄ
ａｎｄ
ｓｈｏｒｔ
ｒｅ
ｑ
ｕｉｒｅｄ
ｔｉｍｅ
ｉｎ
ｐ
ａｔｈ
ｐ
ｌａｎｎｉｎ
ｇ
ｔｈｏｕ
ｇ
ｈ
ｉｔ
ｈａｓ
ｌａｒ
ｇ
ｅ
ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ
ａｎｄ
ｌａｃｋｓ
ｏｆ
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｕｓ
，
ａｎ
ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ
ＲＲＴ
ｗａｓ
ｐ
ｒｏ
ｐ
ｏｓｅｄ
ｗｈｅｒｅ
ｔｈｅ
ｅｘ
ｐ
ｅｃｔｅｄ
ｐ
ａｔｈｓ
ｗｅｒｅ
ｂｕｉｌｔ
ｉｎ
ｂｏｔｈ
ｓｔｒａｉ
ｇ
ｈｔ
ａｎｄ
ｃｕｒｖｅｄ
ｒｏａｄｓ．Ｔｈｅ
ｒａｎｄｏｍ
ｐ
ｏｉｎｔｓ
ｗｅｒｅ
ａｃｃｏｒｄｅｄ
ｗｉｔｈ
ｎｏｒｍａｌ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ａｒｏｕｎｄ
ｔｈｅ
ｅｘ
ｐ
ｅｃｔｅｄ
ｐ
ａｔｈｓ．Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ
ｓｅａｒｃｈ
ｍｅｔｈｏｄ
ｔｈａｔ
ｌｅｄ
ｔｈｅ
ｒａｎｄｏｍ
ｐ
ｏｉｎｔｓ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｇ
ｏａｌ
ｗｉｔｈ
ａ
ｃｅｒｔａｉｎ
ｐ
ｒｏｂａｂｉｌｉｔ
ｙ
ｗａｓ
ａｌｓｏ
ｕｓｅｄ
ｆｏｒ
ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｃｏｍ
ｐ
ａｒｅｄ
ｗｉｔｈ
ｔｈｅ
ｏｒｉ
ｇ
ｉｎａｌ
ＲＲＴ
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
，
ｉｔ
ｐ
ｅｒｆｏｒｍｓ
ｑ
ｕｉｔｅ
ｗｅｌｌ
ｉｎ
ｂｏｔｈ
ｔｉｍｅ
－
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ａｎｄ
ｐ
ａｔｈ
ｑ
ｕａｌｉｔ
ｙ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｓｉｍｕ
－
ｌａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ
，
ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
ｏｆ
ｔｈｅ
ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ
ＲＲＴ
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
ｗａｓ
ｖｅｒｉｆｉｅｄ
ｉｎ
Ｐｒｅｓｃａｎ．Ｔｈｅ
ｐ
ａｔｈ
ｃａｎ
ｂｅ
ｆｏｌｌｏｗｅｄ
ｗｅｌｌ
ａｎｄ
ｔｈｅ
ｓｅｃｕｒｅ
ｌａｔｅｒａｌ
ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
ｗａｓ
ｓａｔｉｓｆｉｅｄ．Ｉｎ
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ
，
ｔｈｅ
ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ
ＲＲＴ
ｉｓ
ｅｆ
－
ｆｅｃｔｉｖｅ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｐ
ａｔｈ
ｐ
ｌａｎｎｉｎ
ｇ
ｆｏｒ
ｖｅｈｉｃｌｅ
ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
ａｖｏｉｄａｎｃｅ．
Ｋｅ
ｙ
ｗｏｒｄｓ
：
ｒａ
ｐ
ｉｄｌ
ｙ
－
ｅｘ
ｐ
ｌｏｒｉｎ
ｇ
ｒａｎｄｏｍ
ｔｒｅｅｓ
；
ｖｅｈｉｃｌｅ
ｐ
ａｔｈ
ｐ
ｌａｎｎｉｎ
ｇ
；
Ｇａｕｓｓ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
；
ｐ
ａｔｈ
ｆｏｌｌｏｗｉｎ
ｇ
近年来随着汽车向智能化的不断发展
，
无人驾
驶汽车技术引得越来越多人开始关注
．
路径规划作
为其中一项关键技术
，
许多学者开展了有益的探索
，
并取得了一些研究成果
．
比如
Ａ
＊
算法
［
１
］
、
Ｄ
＊
算法
［
２
］
＊
收稿日期
：
２０１６
－
０４
－
１５
基金项目
：
国家自然科学基金资助项目
（
５１１７５１５９
，
５１５７５１６９
），
Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｎａｔｕｒａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｆｕｎｄａｔｉｏｎ
ｏｆ
Ｃｈｉｎａ
（
５１１７５１５９
，
５１５７５１６９
）
作者简介
：
宋晓琳
（
１９６５－
），
女
，
湖南常德人
，
湖南大学教授
，
博士生导师
通讯联系人
，
Ｅ
－
ｍａｉｌ
：
ｊｑｙ
ｓｘｌ
＠
ｈｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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