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自动驾驶车辆紧急主动避撞控制算法研究
| 论文题名： | 自动驾驶车辆紧急主动避撞控制算法研究 |
| 关键词： | 自动驾驶;安全距离;紧急主动避撞;模型预测控制;横向控制 |
| 摘要： | 随着车辆保有量逐年增加，道路交通问题日益严峻，人们对道路交通安全重视程度不断提高，越来越多的主动安全技术在市场上得到了推广。目前对于车辆纵向避撞系统的研究大多采用碰撞预警或紧急制动的方式避免碰撞，但当车辆处于速度高、路面湿滑等特殊情况下，采用紧急转向的避撞方式更为有效。为进一步提升车辆安全性，本文围绕车辆纵横向主动避撞控制方法展开研究，对避撞决策、避撞路径规划以及车辆横纵向运动控制进行分析设计，并基于自动驾驶仿真软件，对所设计的控制策略进行测试验证。 论文具体研究内容如下： （1）本文通过对车辆碰撞相关的研究文献、交通事故报告、交通法规等进行调研与分析，总结与规范化描述了典型的危险交通场景。将建立的车辆安全距离模型作为车辆碰撞风险主要评估依据，结合驾驶员接管策略以及对向来车碰撞风险判断方法，构建出紧急主动避撞决策算法。 （2）针对决策算法中紧急转向避撞操作，本文提出了关于紧急转向避撞路径规划的五项具体要求。通过介绍基于五次多项式的路径规划算法，引出本文使用的考虑车辆可行驶区域的多约束避撞路径规划优化方法。在规划过程中，结合运动障碍物位置预测与碰撞危险时刻分析，建立考虑车辆运动学约束以及可行驶区域约束的目标函数。通过优化求解得到的避撞路径，能够在满足避撞要求的前提下，兼顾驾乘人员乘坐舒适性。 （3）为满足上层决策规划的要求，本文对车辆横纵向运动控制算法展开研究。在纵向控制方面，通过行驶阻力计算以及制动、驱动系统逆模型建立前馈控制量，结合基于PID控制算法的反馈控制量，搭建车辆前馈加反馈的加速度跟踪控制算法。在横向控制方面，基于简化车辆模型建立关于车路位姿偏差的预测模型，在此基础上设计了MPC路径跟踪控制器。 （4）本文通过Matlab/CarSim/Prescan软件搭建联合仿真环境，对所提出的决策算法、规划算法以及运动控制算法进行集成仿真验证。考虑到传感器在应用场景中存在的问题，本文对传感器获取的信息进行进一步处理。依据所总结的典型危险交通场景，设置对应的测试工况，验证了所提出的控制策略在不同危险场景下的避撞效果。 |
| 作者： | 郑修磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈国迎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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