matlab蚁群算法二维路径规划

该代码基于matlab进行编写

平行泊车技术对驾驶人员来说是众多驾驶技术中比较难掌握的一种，因为在泊车的过程中，一方面驾驶员的视线会受到一定程度的遮挡，另一方面，在倒车过程中驾驶员既要注意规避车辆后方的障碍物，同时又要注意车的左右两边不能蹭到障碍物，这对驾驶员，尤其是那些驾驶技术并不熟练的驾驶员来说，确实有一定的难度。研究了辅助平行泊车的路径规划问题，引导车辆从设定位置，根据指定的点和线的位置，改变方向盘的转向无碰撞地泊车入位。针对车辆的平行泊车路径规划问题，借助于驾校教练的泊车经验，提出了一种基于模糊控制的三段式的路径规划方法，进一步平滑化了泊车路径。仿真结果验证了该方法的有效性和实用性，为自动泊车路径的规划提供了参考。

随着汽车工业的发展，当前自动泊车系统的控制策略已不能满足需要。文章首次将双向路径规划的方法引入到垂直自动泊车的情况中，将倒车的过程逆化，实现了从高约束区域向低约束区域的路径规划；同时还在MATLAB环境下，对使用双向路径规划方法规划出的路径进行了仿真研究，指出双向路径规划的方法可以出色地完成自动泊车和避障任务。

针对城市中停车位狭小、现有自动泊车方法缺乏连贯性的问题，提出一种自动平行泊车算法。对现有的五阶多项式路径规划方法加以改进，并有针对性地设计罚函数，采用遗传算法计算最佳泊车路径和最小泊车空间，实现自动平行泊车。仿真结果表明，该算法能快速有效地完成泊车，车辆损伤小，对空间的要求最低。

本文以广汽本田某型号车为试验载体，针对泊车过程中最复杂的工况——平行车位多次泊车入位展开研究，提出了基于累加算法的路径规划方案。采用逆向思维分析车辆在车位内部的运动规律，反向推导出车辆在车位外部的路径轨迹，得到自动泊车的完整路径，并利用 MATLAB 软件设计 GUI 界面进行了仿真验证。 接着，对几种常用测距技术的特点进行对比，综合考虑了传感器的测距精度、安装便捷性和经济成本，选择 SRF01 超声波传感器作为外部环境感知模块的输入。为了进一步降低车位采集过程中波束角造成的误差，提出了车身侧面双超声波传感器斜向安装协同工作的新方法，并分别进行了单个传感器正向安装误差补偿试验和双传感器斜向安装测距试验，通过对比选择了误差值更低的后者作为本文的车位采集安装方式。 然后，根据自动泊车辅助系统各功能模块的需要，搭建了以飞思卡尔 8 位单 片机 MC9S08DZ60 芯片为泊车主控制器的硬件试验平台，并设计了各子模块对应 的软件程序。基于通信要求，分别设计了泊车控制器与超声波传感器 Arduino 控制 板之间的 SCI 串口通信模块以及与 EPS 系统和整车之间的 CAN 通信模块。为了控 制试验车转向系统，设计了 EPS 软件控制策略和硬件控制器，用于替换试验车 EPS系统，并在转向执行机构小齿轮轴上安装了博世转角传感器，完成了对试验车的改装工作。 最后，为了提高自动泊车实车试验的成功率，先在试验车上分别进行了超声波测距试验、轮速脉冲测距试验以及车位采集试验，分析了试验过程中出现的误差原因并进行补偿。最终将本文开发的自动泊车辅助系统应用于试验车上，成功实现了在试验车车身长度加 1m 极限车位情况下的多次泊车入位，验证了本文所提出路径规划方案的可行性。

本文首先通过对泊车过程的工况进行分析，确立了车辆的运动学模型。并在对平行车位、垂直车位和斜车位的多种情况进行分析之后，确定了以超声波传感器为基础的自动泊车系统的车位检测方法。通过使用 MATLAB/Simulink软件平台，分别对三种车位的检测逻辑进行仿真验证，并证实了该车位检测方法的可行性。 其次，本文根据车辆的几何关系确定了最小泊车车位尺寸以及路径规划中需要使用到的各项参数。同时通过对平行车位、垂直车位和斜车位三种情况下的泊车流程进行分析，在最短泊车路径的基础上，分别求解出了不同车位情况下的泊车起始位置区域。为自动泊车系统的路径规划奠定基础。 再次，本文采用多项式对泊车路径进行规划。使用多项式进行路径规划计算简便，可保证路径曲率连续，同时可以满足转向系的要求。通过对泊车过程中可能发生的碰撞和泊车环境等进行分析，确定了规划路径的位置约束、姿态约束和避障约束。过 MATLAB/Simulink 分别计算出了三种车位情况下的可用泊车路径。为之后的路径跟踪奠定良好的基础。 最后，通过对驾驶员的驾驶经验进行总结，确定了模糊控制器的输入、输出、隶属度函数和模糊逻辑。并通过 MATLAB/Simulink 软件平台，对泊车路径进行跟踪。通过对后轴中点的位置误差、航向角误差和前轮转向角的分析，可以确定模糊控制器的有效性。

针对城市泊车位越来越狭小、泊车环境变得更复杂的问题，总结了国内外自动泊车系统的研究及应用现状，重点阐述了泊车过程中的车位检测、路径规划、路径跟踪。进而归纳出目前自泊车系统存在的问题及未来发展的趋势。

车位检测方法研究及验证。了解超声波雷达测距原理，采用超声波雷达与车轮里程计进行车位检测。通过测位雷达测距变化特点分析车位起始点和终止点，并结合轮速信号得到车位的长度，通过测位雷达测距获得车位宽度，并通过车位检测实验验证了方法的可行性。 (2) 泊车路径规划。提出基于 B 样条理论的泊车路径规划思想，针对车位空间大小采用单步泊车或两步泊车路径规划方法。分别对两种泊车方式路径约束进行分析，建立泊车路径优化函数，最终设计出满足泊车过程多个非线性约束的易于车辆跟踪的泊车路径。 (3) 路径跟踪控制方法研究。为降低泊车系统对驾驶员车速控制要求，提出非时间参考的泊车路径跟踪控制策略。针对路径跟踪过程中，因车辆转向系统转角转速约束、车辆最小转弯半径约束、车辆行驶速度等因素导致的车辆偏离目标路径现象，提出结合过定点控制的路径跟踪控制方法，设计出非时间参考的车辆过定点控制律，并通过 Carsim 与 Simulink 联合仿真对路径跟踪策略进行验证 (4) 车辆定位方法及验证。车辆定位包括车辆初始位姿计算和车辆运动位姿计算。为提高道路两侧车位利用率，并使泊车系统更具人性化，泊车系统根据车位信息提供驾驶员多个可选择的车辆停放标准。根据驾驶员发出的车辆停放基准指令，泊车系统建立泊车空间坐标系并计算车辆初始位姿。采用基于车轮里程计的车辆定位方法计算泊车过程中车辆在泊车空间中的位姿，并通过实验对定位方法可行性进行验证。

本文设计了一种自动平行泊车系统。首先分析了车辆泊车时低速情况下，车辆运动学模型和车辆转弯半径与方向盘转角的关系。根据运动学模型和实际泊车过程，研究了平行泊车的几何路径规划方法，并结合实际情况，对所探讨的几何路径进行改进，设计出一种适应性较强的泊车几何路径，并针对该方法分析了其误差来源。 然后，设计了实现自动泊车的模糊控制器，并通过 matlab/simulink 进行仿真分析，以验证模糊控制器的可行性，并对设计的几何路径加以验证。 此外，本文还介绍了自动泊车系统的硬件设备，主要包括用于数据采集的感知系统和实现自动驾驶的执行结构。通过感知系统以获得车身周围环境和车身姿态，控制系统根据感知系统的数据计算泊车路径，通过发送命令控制执行机构实现自主泊车。 最后，在车辆上对整个系统进行了实车实验。根据车辆参数和感知系统的特性，计算了泊车几何路径的关键点位置，设计了一种查找平行泊车有效停车位的方法。控制系统根据感知系统获得的数据和关键点位置的计算结果，并根据停车位大小计算一条有效的泊车路径，按照计算获得的泊车路径，控制系统控制方向盘实现自动泊车。