面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

作     者：陈虹 申忱 郭洪艳 刘俊 CHEN Hong;SHEN Chen;GUO Hong-yan;LIU Jun

作者机构：吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130025 吉林大学控制科学与工程系吉林长春130025 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2019年第32卷第1期

页      面：162-172页

核心收录：

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61520106008 61790563) 

主　　题：汽车工程 路径规划 仿真模拟 滚动时域 智能车辆 动态避障 

摘      要：为解决城市低速条件下智能汽车在避障过程中的路径规划问题,提出面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划方法。首先,划分车道可行区域,利用3次拉格朗日插值法拟合车道边界,并根据车-路的相对位置关系将车道区域进一步划分为车道间区域与车道内区域两部分。其次,以区域虚拟力场进行动态交通场景模拟,包括在障碍车周身沿车道方向的虚拟矩形区域斥力场,行驶目标位置的虚拟引力场和车道保持虚拟区域引力场3个部分,然后结合划分的车道区域确定各虚拟力场的作用区域。再次,建立主车动力学与运动学模型,障碍车运动学预测模型,把主车与障碍车无碰撞,主车行驶在车道内区域,趋向目标位置以及保证车辆稳定性作为优化目标,综合车辆模型的控制输入、状态变量等动力学约束条件,构建多目标的滚动时域控制器用于车辆避障路径规划,求解获得前轮转角作为控制量。最后,利用MATLAB和veDYNA软件对提出的路径规划控制系统分别在静态障碍和动态障碍工况下进行联合仿真。研究结果表明:该方法能够很好地解决躲避静态障碍和低速动态障碍车的问题,控制车辆驶向目标位置,并且在避障过程中满足车辆的动力学约束,同时又不会与道路边界发生碰撞,保证了车辆的安全性和稳定性。