一体式车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

来源：交通运输系统工程与信息杂志2022年第2期北京时间：

作者：王国栋, 刘立, 孟宇, 马智萍, 郑淏清, 顾青, 白国星

单位：1. 北京科技大学，机械工程学院，北京 100083；2. 汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室，重庆 401122； 3. 北京青年政治学院，管理系，北京 100102；4. 北京科技大学，顺德研究生院，广东 佛山 528300

摘要：为提升复杂交通环境中智能车辆的避撞能力，将路径规划、速度规划及跟踪控制整合为一个优化问题，提出一种基于模型预测控制(MPC)的一体式车辆避撞轨迹规划和跟踪控制方法。首先，分析实际交通环境中的避撞场景，将智能车辆的避撞控制问题转化为多约束优化问题；其次，搭建7DOF(七自由度)车辆动力学模型和复合滑移工况的UniTire轮胎模型设计MPC控制器；再次，针对变速控制问题中传统基于时域预测模型的MPC控制方法无法在预测时域中实现车辆空间和位姿约束的问题，设计了基于空间域预测模型的MPC控制器；最后，基于Matlab和CarSim联合仿真平台设计了不同避撞场景验证所提方法，并与现有基于恒速假设的一体式避撞控制方法进行对比。仿真结果表明：所提方法能够充分发挥车辆的机动性能，解决现有一体式控制方法在复杂环境中避撞失败的问题，并保证避撞过程稳定和轨迹平滑。

关键词：智能交通,避撞控制,模型预测控制,智能车辆,轨迹规划,轨迹跟踪

基金资助：国家重点研发计划；汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室开放基金；广东省基础与应用基础研究基金