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基于智能駕駛與軌跡規(guī)劃跟蹤的建模與仿真分析

近年來，智能駕駛系統(tǒng)（包括駕駛員輔助系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)）的研究已引起高度重視，其中，軌跡規(guī)劃和路徑跟蹤是兩個主要組成和實現(xiàn)功能的部分。為了保證車輛安全避開道路上障礙物時還能保持最優(yōu)的動態(tài)特性、舒適性以及操縱穩(wěn)定性，需要精準的軌跡規(guī)劃和路徑跟蹤。傳統(tǒng)智能驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)、測試和驗證主要基于集中的車內(nèi)場地試驗。雖然測試試驗很有必要，但通過采用高保真和高效率的建模和仿真測試的方法可以極大地簡化系統(tǒng)的開發(fā)難度，而且該方法也已被廣泛應(yīng)用在其它研究領(lǐng)域，這極大地降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期，并且能夠?qū)崟r了解所開發(fā)系統(tǒng)的進程。對于智能驅(qū)動系統(tǒng)，其無法來保證測試的可重復(fù)性，特別是當(dāng)處理車輛碰撞、旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)等嚴苛安全測試場景的安全性時，這些方法的優(yōu)勢體現(xiàn)得更為明顯。

提出了一種新穎的建模與仿真環(huán)境，旨在實現(xiàn)基于數(shù)學(xué)的虛擬智能駕駛系統(tǒng)的開發(fā)、測試和驗證，且所提出的建模方法和仿真環(huán)境都是在Matlab/Simulink中實現(xiàn)的?；?個典型的駕駛動作，進一步抽象為兩個微小的子動作：車道沿行和車道變更，任何動作都可以被分解成這兩個動作。設(shè)計了一個通用的軌跡規(guī)劃和路徑跟蹤控制算法，用于處理車輛行駛過程中變換車道情況下的普遍性和共性，同時保證車輛在變換車道過程中的安全性、舒適性和效率。對一些典型工況，如車道沿行、車道變更、超車、避障、通過交叉路口等進行了仿真測試。仿真結(jié)果表明，對于智能駕駛系統(tǒng)的開發(fā)和測試，本文所提出的仿真環(huán)境具有很大的實用潛力。

Mengxun Wu et al. SAE 2014-01-0108.

編譯：羅家慶