基于圆形的控制屏障函数用于非全约束车辆的高效碰撞避免

本文提出了一种新的控制屏障函数（CBF），旨在提高非全约束车辆碰撞避免的效率。传统 CBF 通常依赖于障碍物的最短欧几里得距离，忽视了非全约束车辆的有限姿态变化能力。这通常导致突兀的机动和过度的速度降低，这并不可取且降低了碰撞避免的效率。我们的做法通过考虑转向圆圈的距离，融入了车辆受限于非全约束约束的有限机动性，克服了上述局限性。将所提 CBF 与模型预测控制（MPC）集成，可生成与仅依赖欧几里得距离-based CBF 的现有方法相比更高效的轨迹。通过在单轮车辆上的数值仿真和受控 Surface 车辆上的实验验证了所提方法的有效性。