2022 年第十二届 MathorCup 高校数学建模挑战赛C题解析
2022 年第十二届 MathorCup 高校数学建模挑战赛C题解析
- 题目
- 解析
- 前言
- 题目一解析
- 题目二解析
- 题目三解析
- 题目四解析
题目
自动泊车是自动驾驶技术中落地最多的场景之一,自动泊车指在停车 场内实现汽车的自动泊车入位过程,在停车空间有限的大城市,是一个比 较实用的功能,减少了驾驶员将车辆驶入狭小空间的难度。图 1 为 Apollo D-Kit 车辆在开放露天停车位进行泊车的测试场景,无人车泊入路边一个平 行停车位。
本研究以无人乘用车为例,实现在停车场中进行自动泊车的功能。无
人车为阿克曼结构的乘用车,如图 2 所示,前轮转向后轮驱动;车身可以 看作一个矩形,长4.9m,宽1.8m;车子轴距2.8m,轮间距为1.7m;最大油 门加速度为3.0 m/s! ,极限最大减速度为−6.0 m/s! ,加加速度不超过 20.0 m/s"为宜;方向盘最大转角470°,方向盘与前轮转角的传动比为16: 1(方向盘转动16°,前轮转动1°),方向盘最大转速为400°/s。
图 3 为某停车场平面图,无人车从初始位置出发,假设以初速度为零 开始行驶,将车停在停车场中某一个车位上。停车位上如果没有其他车辆 占用,或车位没有被锁,则无人车可停入。停车位有三种类型,分别为垂 直停车位(停车方向垂直路面)、平行停车位(停车方向与路面平行)和倾 斜停车位。图中用黄色斜线标识的为停车场中部分围墙,白色斜线区域为 禁行区域,车辆不能与其产生冲突或碰撞,黄色横线区域为减速带。停车 位中的箭头指示为车辆泊车完成后的车头朝向。地面上箭头指示了车辆应 该行驶的方向,泊车过程中的倒车方向不予约束。在黄色减速带前后 5m,车辆行驶速度不超过10km/h。
无人车驶到指定位置(如入口处),如何识别出停车场中的最优目标停
车位,以及根据目标车位,如何快速到达并进行安全泊车是自动泊车过程 的核心问题。泊车过程在保证安全的情况下,时间应尽可能短,前进车速 不超过 20km/h,倒车车速不超过 10km/h,在减速带前后 5m 范围车速不超 过 10km/h,轨迹和速度都尽可能平滑(满足最大加速度,最大减速度的约 束,并最好满足最大加加速度的约束)。这里轨迹指的是车身中某一特定点 的轨迹,即控制点;控制点是事先选定的,通常位于无人车车身对称轴(车 身可以近似认为是左右轴对称的)上的一点,在行驶时,控制点的位置会 与轨迹点相重合,控制点处的速度方向将与轨迹点的方向角一致,本研究 假设控制点位于后轴中心上。请你们的参赛队,研究解决以下问题:
问题1: 请根据给出的无人车模型的参数,计算车辆最小转弯半径。 如果限制车辆最大加加速度为20 m/s",无人车沿直线行驶时,最短需要多 少距离能加速到最大限制速度20km/h?当车速为20km/h时,无人车如果需要转弯,从沿直线行驶状态开始转弯,路径上的曲率相对路径长度的变 化率大小有何限制?
问题2:如图 4 所示,无人车初始位置为车库入口,请建立无人车泊 车的数学模型,并给出从初始位置到指定停车位的泊车轨迹,轨迹应包括 每时刻无人车的行驶路径长度、车辆朝向、速度、加速度、加加速度、角 速度、角加速度等,并给出可视化轨迹图。在这个过程中标注红色禁停的停车位都已经被占用,泊车过程中无人车不能与其发生冲突或碰撞。分别考虑三种不同的车位情况,10 号垂直停车位、82 号平行泊车位、31 号倾 斜停车位(倾斜角为45°)。
问题3:无人车在如图 5 所示的初始位置上,请你们根据当前停车位 的状况,建立泊车模型,计算出最优停车位,给出从当前位置到停车位的 轨迹;标注红色禁停的停车位都已经被占用,泊车过程中无人车不能与其 发生冲突或碰撞。在这个过程中,试建立通用模型,并考虑算法怎样设计 能适应车库中任意停车位被占用的状况,并考虑这个过程算法复杂性。
问题4:以图 5 为初始状态,假设在当前状态下每小时内从入口进入 和从出口离开停车场的车辆均为 30 辆,因车辆的进入和离开,导致停车位 会被随机占用或释放。请你们为无人车建立泊车模型,并给出从当前位置 到最优停车位的行驶轨迹的仿真结果。
解析
前言
数学建模主要是让大家构建自己的模型,只要能解决问题的模型就是好模型,无标准答案。我个人的分析过程大致如下文,仅个人观点不一定是正确的,不说太多怕限制了大家的思维哈哈哈。
题目一解析
第一题相信很多同学都能够快速解出,最小转弯半径可以直接根据已给信息计算,不过就是你自己给他的定义是哪条半径还略有差异。可以定控制点或内轮或外轮的轨迹半径,能够自圆其说即可。直线加速阶段类似高中物理,根据整个过程的vt图即可求解。
题目二解析
无人车泊车停入三种不同类型停车位。10号垂直停车位,当无人车以最小转弯半径倒车时,车身左后方点位的运动轨迹恰好与左侧边界线保持安全距离且右侧车身同样与右侧已占用车位保持安全距离临界点时最优。82号平行车位泊车,到达泊车位后进行两段最小转弯半径的圆弧运动,在中间部分进行曲率半径较大的曲线运动。31号倾斜停车位,进入停车场右转后需要经过一次弯道到达倾斜停车点。
题目三解析
在多数停车位已被占用情况下。将所有停车点与无人车的距离归一化,设计归一化车位距模型,将其他影响因素以一定权值加上,通过对比归一化距离模型即可比较所有停车位的相对距离,进而得到最优解。
题目四解析
在第三题模型的基础上,需要考虑到过往车辆信息。除了搜索范围内的停车点位外还需搜索其他车辆的位置,并判断其他车辆可能占用的位置。同时搜索周围车辆动向,当车辆由禁止状态开始运动时,及时增加未来的预期停车点位。最终结合其他车辆动向以及当前停车场中空点位,选择最优停车点位进行泊车。
2022 年第十二届 MathorCup 高校数学建模挑战赛C题解析相关推荐
- 2022 年第十二届 MathorCup 高校数学建模挑战赛D题思路(移动通信网络站址规划和区域聚类问题)
目录 一.前言 二.问题背景 三.问题 四.解题思路 (1)针对问题1: (2)针对问题2: (3)针对问题3: 五.附上几个典型代码 (1)K-means算法 (2)遗传算法 (3)模拟退火算法 一 ...
- 2022 年第十二届 MathorCup 高校数学建模挑战赛思路
一.A题全部讲解 题目可能有点难,写了一个导读,帮助大家理解,请点击参考:A题 二.B题 2.1 概念 了解什么是AGV搬运机器人:无论是线下零售领域,还是线上的电子商务,物流越来越成为提升用户体验的 ...
- 2023第十三届MathorCup高校数学建模挑战赛C题解析
2023第十三届MathorCup高校数学建模挑战赛C题解析 题目 解析 前言 题目一 题目二 题目三 题目四 题目 C 题 电商物流网络包裹应急调运与结构优化问题 电商物流网络由物流场地(接货仓.分 ...
- 2021年MathorCup高校数学建模挑战赛b题:三维团簇的能量预测(三等)
微信公众号:数学建模与人工智能 https://github.com/QInzhengk/Math-Model-and-Machine-Learning 三维团簇的能量预测 摘要 一.问题重述 1 二 ...
- 第二十四天:2019年第九届MathorCup高校数学建模挑战赛A题
之前发了一篇文章,审核未通过- 不过没有关系,释然又双叒叕回来啦!这个暑假,数模.算法.名著.高数.英语都是不可辜负的哟! 今天是释然发题解的第二十三天,以后经常会和大家分享学习路上的心得,希望和大家 ...
- 2021 年第十一届 MathorCup 高校数学建模挑战赛A题分析
2021 年第十一届 MathorCup 高校数学建模挑战赛A题分析 题目:自动驾驶中的车辆调头问题 问题分析 前言 综述 问题一分析 问题二分析 问题三分析 问题四分析 问题五分析 问题六分析 题目 ...
- 2023年Mathorcup高校数学建模挑战赛ABCD题思路资料汇总贴
下文包含:2023Mathorcup高校数学建模挑战赛(妈妈杯)思路解析.妈妈杯参赛时间及规则信息及Mathorcup高校数学建模挑战赛 C君将会第一时间发布选题建议.所有题目的思路解析.相关代码.参 ...
- 2021年MathorCup高校数学建模挑战赛B题三维团簇的能量预测解题全过程文档加程序
2021年第十一届MathorCup高校数学建模 B题 三维团簇的能量预测 原题再现 原题再现 团簇,也称超细小簇,属纳米材料的尺度概念.团簇是由几个乃至上千个原子.分子或离子通过物理或化学结合力 ...
- 2022 年 MathorCup 高校数学建模挑战赛A题
赛道 A:"58 到家"家政服务订单分配问题 "58 到家"是"58 同城"旗下高品质.高效率的上门家政服务平台,平 台向用户提供家政保洁. ...
- 2023年MathorCup高校数学建模挑战赛赛题浅析
作为国赛美赛之下算是最热门也是最有含金量之一的数学建模比赛,大家可以取得一个满意的成绩,无疑是对自身大学履历加上了不可忽视的一笔.作为已经毕业且上岸,并且选的运筹学与控制论方向的数学研究生,对Math ...
最新文章
- Python-常用字符串转换实例
- 【项目管理】记第一次出差到客户现场推进项目验收感悟-后续1
- 吴恩达 ML作业提交:Grader sent no response
- EditText获取焦点并自动弹出软键盘
- ibm服务器和微软,微软与IBM不得不说的事情
- 异步爬虫-aiohttp库、Twisted库简介
- oracle pctlist,oracle pctfree和pctused详解
- $.ajax 简单记录
- c# Point不能输入小数
- matlab颜色选取与绘制?(附有颜色全表)
- Java实习 oneday
- ios 开发证书导出p12文件_iOS 证书(.p12)和描述文件(.mobileprovision)的导出和使用方法...
- java后台数据传到前台的流程_java serlve后台数据传到前台
- Web安全之常见面试题总结
- java经典50道编程题(很好练逻辑思维的题)(第一篇)
- java基础系列十七(时间日期转换)
- python新年贺卡_写个新年贺卡生成器,各位小伙伴们新年快乐呀~
- mysql 联表查询 简书_mysql多表查询
- 数据结构(10)广义表的介绍与代码实现(c语言)
- 第七次前端培训(JavaScript)