基于智能駕駛與軌跡規劃跟蹤的建模與仿真分析

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基于智能駕駛與軌跡規劃跟蹤的建模與仿真分析

近年來，智能駕駛系統（包括駕駛員輔助系統、主動安全系統和自動駕駛系統）的研究已引起高度重視，其中，軌跡規劃和路徑跟蹤是兩個主要組成和實現功能的部分。為了保證車輛安全避開道路上障礙物時還能保持最優的動態特性、舒適性以及操縱穩定性，需要精準的軌跡規劃和路徑跟蹤。傳統智能驅動系統的開發、測試和驗證主要基于集中的車內場地試驗。雖然測試試驗很有必要，但通過采用高保真和高效率的建模和仿真測試的方法可以極大地簡化系統的開發難度，而且該方法也已被廣泛應用在其它研究領域，這極大地降低了開發成本，縮短了開發周期，并且能夠實時了解所開發系統的進程。對于智能驅動系統，其無法來保證測試的可重復性，特別是當處理車輛碰撞、旋轉或翻轉等嚴苛安全測試場景的安全性時，這些方法的優勢體現得更為明顯。

提出了一種新穎的建模與仿真環境，旨在實現基于數學的虛擬智能駕駛系統的開發、測試和驗證，且所提出的建模方法和仿真環境都是在Matlab/Simulink中實現的。基于6個典型的駕駛動作，進一步抽象為兩個微小的子動作：車道沿行和車道變更，任何動作都可以被分解成這兩個動作。設計了一個通用的軌跡規劃和路徑跟蹤控制算法，用于處理車輛行駛過程中變換車道情況下的普遍性和共性，同時保證車輛在變換車道過程中的安全性、舒適性和效率。對一些典型工況，如車道沿行、車道變更、超車、避障、通過交叉路口等進行了仿真測試。仿真結果表明，對于智能駕駛系統的開發和測試，本文所提出的仿真環境具有很大的實用潛力。

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

編譯：羅家慶