基于混合域优化控制的智能网联车辆运动规划模型（双语出版）

来源：中国血液净化杂志2022年第3期北京时间：

作者：胡笳, 王浩然, 冯永威, 李欣

单位：1. 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室, 上海 201804;2. 大连海事大学 交通运输工程学院, 辽宁 大连 116086"],"fundList_en":["Shanghai Municipal Science and Technology Major Project (2021SHZDZX0100);Shanghai Oriental Scholar Program (2018);Tongji Zhongte Chair Professor Foundation (000000375-2018082);Fundamental Research Funds for the Central Universities;National Natural Science Foundation of China (61903058)

摘要：智能网联车辆具备提高交通安全与效率、降低能耗的巨大潜力。作为智能网联车辆决策控制的重要环节，运动规划对于智能网联车辆的循迹精度、控制效果具有显著影响。为了提高智能网联车辆控制精度，提出了一种智能网联车辆运动规划模型。该模型以追踪参考路径为目标，基于时空混合域的优化控制方法，避免了轨迹追踪过程中横向控制掺杂纵向误差的影响，提高了模型控制精度。通过考虑车辆动力学、转向传动系统动态和底层控制时延，该模型可规划车辆纵向运动指令(加速度)、横向运动指令(方向盘转角)，并确保运动规划指令能够被车辆底层控制准确执行。最后，所提出的运动规划模型基于动态规划原理求解，提高了求解效率。对所提出的运动规划模型通过PreScan和Carsim联合仿真进行测试，结果显示该运动规划模型在直线换道、曲线巡航、U-turn多种场景下，循迹误差均小于9 cm，速度误差均小于0.7 km·h^-1。此外，该运动规划模型在实车测试中也展现了极佳的控制效果。实车测试结果表明：该运动规划模型在60 km·h^-1以下的直行、交叉口转弯、曲线巡航、换道等多种场景中，车辆循迹误差均小于12.5 cm，巡航速度误差小于3.32 km·h^-1，其中，期望速度20 km·h^-1的直行及半径小于15 m的转弯场景下的循迹误差为11 cm，相较当前最前沿的实车测试研究，循迹精度提高了27%。此外，该运动规划模型在实车测试中的平均计算速度为5.15 ms，这说明该模型已具备实际落地应用能力。

关键词：汽车工程,运动规划,优化控制,智能网联车辆,混合域,自动驾驶

基金资助：上海市级科技重大专项项目(2021SHZDZX0100);上海东方学者计划项目(2018);中特智能讲席教授基金项目 (000000375-2018082);中央高校基本科研业务费专项资金项目;国家自然科学基金项目(61903058)