基于實(shí)時(shí)避障的自動(dòng)駕駛汽車非線性模型預(yù)測(cè)控制

提出了一種用于自動(dòng)駕駛汽車實(shí)際行駛時(shí)避開障礙物的軌跡跟蹤的非線性模型預(yù)測(cè)控制（NMPC）方法，旨在探討車載控制器相對(duì)于NMPC的實(shí)用性能。比較了兩種不同的避障方法，并在幾個(gè)模擬現(xiàn)實(shí)的跟蹤場(chǎng)景中對(duì)NMPC進(jìn)行了測(cè)試研究，其跟蹤場(chǎng)景主要包括道路上的靜態(tài)障礙物和道路邊界。為了簡(jiǎn)化車輛動(dòng)力學(xué)的研究，采用半車模型來(lái)預(yù)測(cè)NMPC模型中的車輛響應(yīng)狀態(tài)。使用高仿真度的非線性CarSim車輛模型來(lái)評(píng)估自動(dòng)駕駛汽車的性能，并在仿真結(jié)果中對(duì)控制器進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。對(duì)控制器中的CPU時(shí)間進(jìn)行分析，以評(píng)估這些實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的效率。研究結(jié)果表明，在正常實(shí)際道路行駛速度下，NMPC控制器能夠顯示出令人滿意的在線跟蹤性能，同時(shí)還滿足了實(shí)時(shí)控制的要求；與較短的視野相比，較長(zhǎng)的預(yù)測(cè)視野可以使得控制器有更好的響應(yīng)，在減少偏差的同時(shí)，更容易避開障礙物。

所提出的用于現(xiàn)實(shí)道路條件的基于NMPC的軌跡控制器可以在正常行駛速度下很好地處理動(dòng)態(tài)軌跡變化和意外障礙的情況。而且，NMPC還使用了比普通汽車更長(zhǎng)的前瞻性視野，以便于能夠更好地避開障礙，但是成本上有所提高。該控制器的計(jì)算負(fù)荷是在可接受的范圍內(nèi)實(shí)時(shí)執(zhí)行操作。

未來(lái)的研究工作可以進(jìn)一步優(yōu)化處理速度，保證實(shí)時(shí)處理速度的穩(wěn)定性。

刊名：Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering（英）

刊期：2017年第1期

作者：Abbas,Muhammad Awais et al

編譯：陳少帥