隨著交通密度的不斷增加，車輛安全已成為現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。近年來，自動(dòng)駕駛車輛在防碰撞領(lǐng)域的潛力不斷被發(fā)掘，使得自動(dòng)駕駛車輛引起了汽車行業(yè)的高度關(guān)注。車輛防碰撞系統(tǒng)的路徑規(guī)劃與跟蹤作為防碰撞領(lǐng)域的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容也受到越來越多研究人員的關(guān)注。車輛避碰系統(tǒng)的路徑規(guī)劃是通過考慮障礙物的幾何特征以及自動(dòng)駕駛車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束來產(chǎn)生無碰撞的運(yùn)動(dòng)軌跡。其關(guān)鍵在于無碰撞軌跡的規(guī)劃和跟蹤。

利用道路和障礙物信息所建立的三維危險(xiǎn)場(chǎng)來構(gòu)建自動(dòng)駕駛車輛防碰撞系統(tǒng)的路徑規(guī)劃及跟蹤的基本框架。為了跟蹤避碰機(jī)動(dòng)的規(guī)劃軌跡，路徑跟蹤控制器將跟蹤任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎囝A(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)控制（MMPC）問題，通過約束橫向位置、偏航角、側(cè)滑角以及方向盤轉(zhuǎn)角來維持車輛的穩(wěn)定，并通過計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角來防止車輛與移動(dòng)障礙車輛發(fā)生碰撞。

通過二次規(guī)劃程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問題的求解，利用CarSim和Simulink聯(lián)合仿真來實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證該多約束模型預(yù)測(cè)控制的車輛避讓路徑規(guī)劃與跟蹤系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)環(huán)境下，該系統(tǒng)在防碰撞的跟蹤性能令人滿意。同時(shí)所提出的控制器不僅能夠使車輛在低摩擦系數(shù)的道路上行駛而且還能在存在障礙物的情況下保持穩(wěn)定狀態(tài)。