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面向园区典型场景的自动驾驶决策规划方法研究与应用
| 论文题名： | 面向园区典型场景的自动驾驶决策规划方法研究与应用 |
| 关键词： | 智能车辆;自动驾驶;两点预瞄模型;自动驾驶决策;改进A*算法;避障轨迹规划 |
| 摘要： | 自动驾驶技术在园区物流、清洁、巡逻等方面具有重要的应用价值，自动驾驶决策规划方法在园区场景中对智能车辆运行效率与安全的提升具有关键作用。在园区中，由于存在大曲率弯道场景，造成智能车辆过弯时横向决策结果不连续、偏移误差较大的问题。此外，园区内障碍物场景复杂，交通参与者规则约束弱、随机性强，对智能车辆的避障能力提出了较高要求。为此，本文提出了基于两点预瞄驾驶员模型与改进A*算法的决策规划方法，围绕“两点预瞄决策-连续避障规划-实车平台应用”三个主要内容展开研究。校园环境下的实车实验表明，本文提出的方法能够有效提高园区典型场景下自动驾驶决策规划的稳定性与安全性。主要研究内容包括： （1）在园区典型弯道场景中，针对轨迹曲率较大造成的决策结果偏移误差大的问题，本文提出基于两点预瞄驾驶员模型的决策方法。通过结合实时车速与全局参考路径的曲率信息动态确定预瞄点位置，实现两点预瞄理论与纯追踪算法的深度融合，输出横向转角决策结果。同时，通过结合预瞄点之间的道路曲率变化情况与期望车速，输出纵向速度决策结果，降低智能车辆过弯时的偏移误差。在CARLA仿真环境下，对上述决策方法的有效性进行了验证。 （2）在园区典型多障碍物场景中，存在障碍物场景复杂的特点，对智能车辆避障能力要求较高。因此，本文提出基于改进A*算法的避障规划方法，通过利用曲线坐标系，充分考虑障碍物位置对连续避障轨迹产生的影响，实现对于多障碍物的连续安全避让。相比传统A*算法，本文的规划方法充分考虑障碍物信息，提高了连续避障轨迹的安全性。此外，本文通过结合动态轨迹规划方法与改进A*算法，实现了对于感知盲区障碍物的有效避让。在仿真实验场景中，本文的规划方法实现了对于多个障碍物的良好避让，证明了本文规划方法的合理性。 （3）最后，本文依托电子科技大学机器人研究中心的红旗E-HS3自动驾驶实验平台，对进行决策规划方法的实际部署，对前述方法的有效性进行了实车验证。通过自动驾驶车辆在校园环境中典型弯道场景下的决策实验与典型障碍物场景中的避障规划实验，验证本文提出的决策规划方法的有效性与实用性，通过对实验结果的处理与分析，提出了系统性能评估方法。 综上所述，本文主要针对园区中存在的大曲率弯道场景与典型障碍物场景进行自动驾驶决策规划方法研究，实现决策结果平滑连续、避障过程安全高效的目的，并在实车平台进行方法应用，为最终实现自动驾驶决策规划方法落地提供技术支持。 |
| 作者： | 魏文博 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 詹恵琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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