详情

原文传递拖挂汽车运动预瞄方法的研究

论文题名：	拖挂汽车运动预瞄方法的研究
关键词：	拖挂汽车;自动驾驶;运动预瞄;动态避障
摘要：	当前汽车工业发展的重要方向之一是智能化，业界普遍认为商用车自动驾驶将会率先落地。随着无人驾驶技术不断进步，单体式乘用车在面向基本场景的辅助驾驶技术商业化已经取得了成功，而拖挂式商用车由于运动过程更复杂，行驶稳定性低等原因，其自动驾驶技术仍需要对一些难点问题进行探索与攻克。其中，考虑行驶稳定性的拖挂汽车方向与速度综合决策是当前拖挂式汽车自动驾驶的难点问题之一。　　拖挂式汽车的高宽比普遍比单体式车辆的高，质量更大，且车体单元间通过铰接相连，导致商用车在行驶过程中稳定性比乘用车更低，更容易出现侧翻，折叠，甩尾摆振等失稳现象。另外，由于拖挂式车辆的拖挂属性与相对较长的车体，导致其运动过程更加复杂且扫略面积更大。因此在规划其运动时要综合考虑牵引车与挂车，避免出现转向时过度侵占车道、剐蹭交通参与者等行为的发生。　　针对上述问题，本文将半拖挂汽车作为研究主体，在课题组原先仅适用于单体式车辆的方向与速度综合决策模型基础之上[1]，试图探索一种考虑如上所述半拖挂汽车运动特性的运动预瞄方法，搭建适用于半拖挂汽车的方向与速度综合决策模型，具体主要进行了以下几个方面的研究：　　第一，探索了综合考虑牵引车与半挂车的运动预瞄策略。首先详细分析了智能半拖挂汽车的运行环境，提出了建模的合理假设条件，保证了计算的实时性。然后基于上述假设条件搭建了本文研究的半拖挂汽车运动学模型，为后续自车运动预瞄过程中的轨迹推测提供理论基础。然后构建了综合考虑牵引车与半挂车的运动轨迹推测算法，以及安全性、合法性、综合性能评判准则，并将其构成部分运动预瞄策略。　　第二，探索了考虑半拖挂汽车行驶稳定性的运动预瞄策略。首先探索了半拖挂汽车机动性判定的方法，通过实验获得半拖挂汽车在不同车速下于良好路面上所能够稳定行驶的纵向加速度与横摆角速度组合的范围，为运动预瞄后续环节提供稳定行驶的控制量采样空间。其次基于对侧翻、折叠、甩尾摆振现象成因的分析，构建了稳定性评判准则，通过限制运动预瞄周期内的侧倾角与铰接角边界值来进一步提高半拖挂汽车的行驶稳定性。综上所述为半拖挂汽车筛选出高行驶稳定性的可达轨迹。　　最后，针对典型场景进行了仿真实验。本研究基于TruckSim-Simulink联合仿真平台进行实验，首先设置了动态避障,临界侧翻，较低路面附着系数下的弯道减速制动等典型实验场景，然后分析讨论了设置各实验场景所针对验证的模型性能，并结合实验结果定性分析验证了本文所提出的针对半拖挂汽车的运动预瞄方法，说明了本方法在保证实时性的同时对上层决策出的最优驾驶行为具有较好的执行程度与并且保证了稳定性、合法性、安全性等多个目标。
作者：	张浩伦
专业：	车辆工程
导师：	管欣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2021