高速公路自動駕駛的滾動時域控制策略

除了提高運輸效率和駕駛員的便利性，自動駕駛還可以提高交通安全。在高速公路上，很大一部分的交通事故和死亡事故是由于車道變換和超車時人為錯誤造成的。先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），如自適應(yīng)巡航控制（ACC）、碰撞預(yù)警和汽車主動制動已被證明對交通安全有積極的影響。因此，在預(yù)期內(nèi)能夠安全且自主地執(zhí)行車道變換和在高速公路上超車的全自動駕駛系統(tǒng)的引入將進(jìn)一步提前交通安全。

研究了高速公路自動駕駛應(yīng)用中的決策和控制問題。基于避障路徑規(guī)劃的決策和控制問題，提出了一種新穎的利用單向道路結(jié)構(gòu)化環(huán)境的路徑規(guī)劃方法。因此，為避免與周圍車輛碰撞而引入了一組約束，使車輛速度和車道與理想速度和車道的偏差最小化，避障路徑規(guī)劃問題被制定為滾動時域控制框架內(nèi)的形成優(yōu)化問題，使車輛停留在道路邊界內(nèi)，并且遵守車輛動力學(xué)的物理限制。在具有一到兩輛車輛的雙車道單向道路的交通情景中模擬該方法所產(chǎn)生的適當(dāng)?shù)慕煌C動能力，這是一種用于高速公路自動駕駛的高級控制方案。在縱向和橫向控制輸入的序列方面確定無碰撞操縱的問題被視為模型預(yù)測控制框架中的避障路徑規(guī)劃問題。通過利用單向道路的結(jié)構(gòu)化環(huán)境模型，可以表示出碰撞規(guī)避約束，這樣路徑規(guī)劃問題就成為凸二次規(guī)劃問題。

仿真結(jié)果證明了所提出的具有碰撞規(guī)避約束的路徑規(guī)劃方法可行。

刊名：Control Engineering

Practice（英）

刊期：2015年第41期

作者：Nilsson Julia et al

編譯：趙前