考虑全局最优性的汽车微观动态轨迹规划.pdf

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1、第44卷第4期吉林大学学报(工学版)Vo1．44NO．42014年7月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)July2014考虑全局最优性的汽车微观动态轨迹规划孙浩，邓伟文，张素民，吴梦勋(吉林大学汽车仿真与控制国家重点宾验室，长春130022)摘要：针对智能汽车关键技术之一的自主行驶问题，提出了一种分层决策框架，并重点对框架中的下层轨迹规划问题进行了研究。本文首先提出了一种将微观轨迹规划问题抽象为不同终点约束换道行为的方法，并提出了一种能够同时满足行驶安全和全局性能最优的动态轨迹规划方法。根据

2、全局性能最优指标，提出了一种以三次多项式表达的最优换道轨迹；随后，本文在交通车轨迹预估的基础上，以简单车辆动力学模型为轨迹发生器建立了汽车行驶的安全搜索空问；最后以最优换道轨迹为目标决策出汽车行驶的最终轨迹。在Simulink仿真平台中对本文方法进行了仿真试验并证明了其有效性。关键词：车辆工程；动态轨迹规划；汽车智能化；无人驾驶中图分类号：U461．99文献标志码：A文章编号：1671—5497(2014)04—0918—07DoI：1O．13229／j．cnki．jdxbgxb201404004Microvehicledynamictrajectoryplanwith

3、globaloptimalitySUNHao，DENGWei—wen，ZHANGSu—min，WUMeng—XUI1(StateKeyLaboratoryofAutomotiveSimulationandControl，JilinUniversity，Changchun130022，China)Abstract：Adynamictrajectoryplanningmethodofintelligentdrivingisproposed．Undertheproposedhierarchicalframeworkwiththreedifferentlayersintraje

4、ctoryplanning，themicrolevelisthefocustodeterminethathowvehicletravelstoensureitssafetyandtoachieveoptimaldrivingperformanceandefficiency．Themicrodrivingmaneuversthatconstituteanycomplexdrivingtaskswereextracted．Acubicpolynomialisusedtorepresenttheplannedlane～changetrajectory．Atrajectoryf

5、amilyisgeneratedbasedonavehiclesteady—statekineticmodel，whichisusedtoensureitssafetyagainstthetrafficobstacles．Finally，atrajectoryisselectedbasedonoptimizationamongmultipleobjectivesondrivingsafety，efficiencyandperformance．TheproposedmethodisvalidandeffectiveunderSimulinkenvironment．Keyw

6、ords~vehicleengineering；dynamictrajectoryplanning；vehicleintelligence；autonomousdriving的关键技术之一，其主要任务是依据环境感知系0引口统处理后的环境信号以及先验地图信息，在满足汽车轨迹规划及智能决策是实现汽车智能化汽车行驶诸多约束的前提下，以某性能指标最优收稿日期：2O13—11—2O．基金项目：国家自然科学基金项目(51175215)．作者简介：孙浩(1988～)，男，博士研究生．研究方向：汽车动态仿真与控制．E—mail：vcisunhao@163．corn通信作者：邓伟文(19

7、63一)，男，教授，博士生导师．研究方向：汽车动态仿真与控制．E—mail：kdeng@jlu．edu．cn第4期孙浩，等：考虑全局最优性的汽车微观动态轨迹规划’919·为目的，规划出车辆的运动轨迹_】]。1分层轨迹规划架构目前，国内外学者和工程技术人员从许多不同的角度对汽车轨迹规划问题进行了广泛的研汽车自主行驶技术是实现汽车无人驾驶的关究。基于搜索思想的规划方法是其中之一，这类键技术之一。通常情况下，汽车自主行驶任务可方法源自机器人学，思路是首先建立服务于不同以分为三层，如图1所示，每层执行不同任务，包规划方法的环境描述，称之为工作空间