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基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划
| 题名： | 基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划 |
| 作者： | 郭烈;王旭;胥林立;秦增科 |
| 作者单位： | 大连理工大学汽车工程学院;大连理工大学宁波研究院 |
| 关键词： | 汽车工程;轨迹动态规划;状态空间采样;智能网联车辆;损失函数;碰撞检测 |
| 摘要： | 为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划，提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先，以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系，建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类，预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后，利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数，结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后，预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界，通过碰撞检测，确定主车的最优轨迹，设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明：提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求；通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化，主车的横摆角速度范围稳定在-0.1～0.15（°）·s-1，横向加速度范围稳定在-0.16～0.32 m·s-2，跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m，提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。 |
| 期刊名称： | 中国公路学报 |
| 出版年： | 2022 |
| 期： | 12 |
| 页码： | 253-267 |
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