极限工况下无人驾驶车辆运动规划策略研究

作者：阳鑫; 唐小林^*; 杨凯; 徐正平; 胡晓松

来源：机械工程学报, 2022, 58(22): 349-359.

• 无人驾驶车辆
• 运动规划
• 极限工况
• 横向稳定性
• 自适应势场

针对无人驾驶车辆在极限工况下的运动规划问题，提出一种适应极限工况的无人驾驶车辆运动规划策略。首先，建立了准确描述车辆运动的动力学模型，并采用修正的非线性轮胎模型反映轮胎与不同路面之间的动力学特性；其次，提出一种基于安全制动距离的自适应势场模型，以适应极限工况下外界条件与车辆参数的变化；再次，考虑到车辆在极限工况下易发生横向失稳，设计出横向稳定性指标(Lateral stability index,LSI)作为关键优化参数，并展开车辆横向稳定性分析；然后，基于模型预测控制方法(Model predictive control,MPC)，将极限工况下的运动规划问题转化为多目标优化问题；最后，构建出PreScan-Simulink-CarSim联合仿真平台，并在冰雪路面等多种极限工况下对所提出的运动规划策略进行了验证。仿真结果表明，该策略有效提升了无人驾驶车辆在极限工况下的安全性与稳定性。

• 单位
  重庆大学