基于智能驾驶与轨迹规划跟踪的建模与仿真分析



基于智能驾驶与轨迹规划跟踪的建模与仿真分析

近年来，智能驾驶系统（包括驾驶员辅助系统、主动安全系统和自动驾驶系统）的研究已引起高度重视，其中，轨迹规划和路径跟踪是两个主要组成和实现功能的部分。为了保证车辆安全避开道路上障碍物时还能保持最优的动态特性、舒适性以及操纵稳定性，需要精准的轨迹规划和路径跟踪。传统智能驱动系统的开发、测试和验证主要基于集中的车内场地试验。虽然测试试验很有必要，但通过采用高保真和高效率的建模和仿真测试的方法可以极大地简化系统的开发难度，而且该方法也已被广泛应用在其它研究领域，这极大地降低了开发成本，缩短了开发周期，并且能够实时了解所开发系统的进程。对于智能驱动系统，其无法来保证测试的可重复性，特别是当处理车辆碰撞、旋转或翻转等严苛安全测试场景的安全性时，这些方法的优势体现得更为明显。

提出了一种新颖的建模与仿真环境，旨在实现基于数学的虚拟智能驾驶系统的开发、测试和验证，且所提出的建模方法和仿真环境都是在Matlab/Simulink中实现的。基于6个典型的驾驶动作，进一步抽象为两个微小的子动作：车道沿行和车道变更，任何动作都可以被分解成这两个动作。设计了一个通用的轨迹规划和路径跟踪控制算法，用于处理车辆行驶过程中变换车道情况下的普遍性和共性，同时保证车辆在变换车道过程中的安全性、舒适性和效率。对一些典型工况，如车道沿行、车道变更、超车、避障、通过交叉路口等进行了仿真测试。仿真结果表明，对于智能驾驶系统的开发和测试，本文所提出的仿真环境具有很大的实用潜力。

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

编译：罗家庆