面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

论文摘要

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。

论文目录

• 0 引 言
• 1 车辆避障模型
•   1.1 避障驾驶行为分析
•   1.2 道路坐标系建立与障碍车行为预测
•   1.3 主车动力学建模
• 2 区域虚拟力场建立
•   2.1 车道区域保持虚拟引力场
•   2.2 障碍车动态矩形虚拟斥力场
•   2.3 期望行驶目标虚拟引力场
• 3 模型预测控制器设计
•   3.1 预测方程
•   3.2 优化问题描述
• 4 规划控制器仿真及分析
•   4.1 静态障碍避障
•   4.2 动态障碍车避障
• 5 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 陈虹,申忱,郭洪艳,刘俊

关键词: 汽车工程,路径规划,仿真模拟,滚动时域,智能车辆,动态避障

来源: 中国公路学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 汽车工业

单位: 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林大学控制科学与工程系

基金: 国家自然科学基金项目(61520106008,61790563)

分类号: U463.6

DOI: 10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.01.018

页码: 162-172

总页数: 11

文件大小: 2207K

下载量: 820