基于人工势场法的MATLAB智能车辆避障仿真系统

资 源 简 介

本项目运用MATLAB实现人工势场路径规划算法，模拟车辆在结构化道路中的动态避障。通过构建边界排斥势场与目标吸引势场，结合车辆运动学模型，实时计算路径并进行多障碍物场景仿真，验证智能车辆的导航能力。

详 情 说 明

基于人工势场的智能车辆道路建模与动态避障仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于人工势场法的智能车辆路径规划与动态避障仿真系统。系统通过构建结构化道路环境模型，将道路边界设置为排斥势场，目标点设置为吸引势场，实时计算车辆所受合力并规划安全行驶路径。该仿真平台支持多障碍物动态场景模拟，集成了车辆运动学模型验证与避障轨迹可视化分析功能，为自动驾驶决策规划算法提供验证环境。

功能特性

• 人工势场路径规划：基于吸引势场与排斥势场的合力场实时规划车辆轨迹
• 动态障碍物避障：支持静态与动态障碍物的实时检测与规避
• 车辆运动学建模：集成车辆运动学模型，确保轨迹规划的物理可行性
• 实时碰撞检测：连续监测车辆与障碍物间距离，确保行驶安全
• 多维可视化分析：提供势场分布、运动轨迹、参数曲线的综合可视化
• 性能评估体系：生成安全性指标与路径质量评估报告

使用方法

1. 环境配置：设置道路拓扑参数（车道宽度、道路曲率）
2. 障碍物设置：定义静态/动态障碍物的位置、尺寸及运动参数
3. 车辆初始化：配置车辆初始状态（位置、航向角、速度）
4. 目标点设定：指定车辆需要到达的路径点序列
5. 势场参数调整：优化吸引/排斥系数及作用范围阈值
6. 仿真执行：运行系统生成避障轨迹与性能分析报告
7. 结果分析：通过可视化工具评估路径规划效果

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 硬件配置：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡
• 依赖工具包：MATLAB图形处理、动画制作及数据可视化组件

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括仿真环境的初始化构建、人工势场模型的参数配置与计算、车辆运动学模型的数值求解、实时避障决策逻辑的实现、碰撞检测安全机制的运行，以及多种可视化输出（轨迹动画、势场分布图、参数曲线等）的生成与控制。该文件作为系统的主要执行入口，协调各功能模块有序工作，完成从环境设置到结果分析的全流程仿真任务。